DRAFT DISERTASI
PENGEMBANGAN MODEL DO-BOD DALAM PENGELOLAAN KUALITAS AIR SUNGAI CILIWUNG
Oleh :
Widyo Astono P02601071
SEKOLAH PASCA SARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2007
Judul Peneitian
:
Pengembangan Model DO-BOD Dalam Pengelolaan Kwalitas Air Sungai Ciliwung
Nama
:
Widyo Astono
Nrp
:
P026010171
Program Studi
:
Pengelolaan Sumber Daya Alam Dan Lingkungan/PSL
Program
:
S3/Doktor
Menyetujui 1. Komisi Pembimbing
(Prof.Dr.Ir. M Sri Saeni, MS Ketua
Prof.Dr. Bibiana W.Lay, MSc Anggota
Prof Dr.Ir.Soepangat Soemarto, MSc Anggota
Mengetahui
2. Ketua Program Studi Pengelolaan Sumber Daya Alam Dan Lingkungan
Dr.Ir.Surjono H.Sutjahjo, MS
3.
Dekan
Prof.Dr.Ir. Khairil A.Notodipuro,MS
ii
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL ..................................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR.................................................................................................. v DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................. vi PENDAHULUAN ...................................................................................................... 1 TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................................. 5 Konsep Pengelolaan Kualitas Air ........................................................................ 6 Parameterisasi Model ......................................................................................... 19 Distribusi Debit (Q) ........................................................................................... 36 Model Streeter-Phelps ....................................................................................... 36 Penerapan Model ............................................................................................... 37 Eksistensi Mikrobiologi di Perairan ................................................................... 39 Karakteristik Sungai ........................................................................................... 42 Percampuran Lateral ........................................................................................... 53 Pengaturan Aliran ............................................................................................... 54 Analisis Aliran Rendah....................................................................................... 56 Kolam Stabilisasis ............................................................................................. 57 KEADAAN UMUM DAERAH ALIRAN SUNGAI CILIWUNG ......................... 62 Hidrogeometri Sungai ....................................................................................... 62 Iklim .................................................................................................................. 65 Penduduk ........................................................................................................... 65 Industri ............................................................................................................... 67 Sumber Pencemaran Organik ............................................................................ 68 Kualitas Air Sungai Ciliwung ......................................................................... 69 Analisis Aliran Rendah....................................................................................... 72 Peraturan dan Perundangan ............................................................................... 72 METODE PENELITIAN ......................................................................................... 73 Tempat Penelitian .............................................................................................. 73 Pengumpulan Data Primer ................................................................................. 73 Pengumpulan Data Sekunder ............................................................................ 76 Analisis Data ..................................................................................................... 77 Penerapan Model dan Studi Perbandingan ........................................................ 79 Simulasi Model .................................................................................................. 79 HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................................ 81 DO-BOD Observasi ........................................................................................... 81 Penerapan DO-BOD Model .............................................................................. 87
iii Perbandingan Respon DO-BOD ( Observasi dan Model ) ................................. 91 Strategi Pengelolaan Kualitas Air ..................................................................... 92 Respon DO-BOD Pada Qmin, Qrt, Qmaks ..................................................... 101 Pendekatan Pengelolaan Lingkungan ............................................................. 108 KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................................. 110 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 111 LAMPIRAN .......................................................................................................... 116
iv
DAFTAR TABEL Halaman 1. 2. 3 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36.
Kriteria mutu air berdasarkan kelas .............................................................. 9 Laju reaksi BOD, kd dari air limbah ......................................................... 18 Tipikal beban buangan domestik ................................................................ 26 Perkiraan beban emisi BOD5 dari buangan domestik ................................. 26 Karakteritik emisi buangan rumah tangga ................................................. 26 Karakteritik emisi buangan industri .......................................................... 26 Rentang nilai H dan v .............................................................................. 28 Kebutuhan SOD = Sb untuk jensi-jenis lumpur ...................................... 31 Sungai sungai di Indonesia ...................................................................... 42 Interval pengukuran kedalaman air ......................................................... 48 Nilai rata-rata dan interval exponen dalam hubungan hidrometrinya ..... 52 Pembebanan BOD untuk kolam stabilisasi fakultatif .............................. 61 Efek suhu, waktu detensi dan kedalaman terhadap penyisihan BOD .... 62 Jumlah penduduk Kab. Bogor yang berada dalam DAS Ciliwung ......... 65 Jumlah penduduk Kota Bogor yang berada dalam DAS Ciliwung .......... 66 Jumlah penduduk Kota Depok yang berada dalam DAS Ciliwung ......... 66 Jumlah penduduk DKI-Jakarta yang berada dalam DAS Ciliwung ......... 67 Jenis Industri di Kab.Bogor yang termasuk dalam DAS Ciliwung .......... 68 Jenis Industri di Kota Depok yang termasuk dalam DAS Ciliwung ......... 68 Jenis Industri di Kota Jakarta yang termasuk dalam DAS Ciliwung ........ 68 Kandungan beberapa sifat kimia air di perairan DAS Ciliwung ................. 69 Kandungan beberapa sifat kimia dan debit hasil observasi ......................... 70 Perhitungan defisit oksigen berdasarkan data bulan Maret 2006 ................ 89 Perhitungan defisit oksigen berdasarkan data bulan April 2006 ................. 90 Perkiraan beban buangan organik domestik ................................................ 93 Perkiraan beban buangan organik industri dan tota buangan organik ......... 93 Rasio debit hulu dan hilir Sungai Ciliwung ................................................ 95 Perhitungan defisit oksigen pada Qmin ....................................................... 96 Perhitungan defisit oksigen pada Qrt .......................................................... 97 Perhitungan defisit oksigen pada Qmaks .................................................... 98 Klasifikasi response DO-BOD menurut PP NO 28 Th 2001 pada Qmin.. 100 Kasifikasi response DO-BOD menurut PP NO 28 Th 2001 pada Qrt ...... 100 Kasifikasi response DO-BOD menurut PP NO 28 Th 2001 pada Qmaks 100 Kasifikasi berdasarkan Qmin dan reduksi beban ...................................... 102 Kasifikasi berdasarkan Qrt dan reduksi beban .......................................... 103 Skenario : Stream standar, reduksi beban dan pengaturan debit ............... 106
v
DAFTAR GAMBAR Halaman 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 9a. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30.
Konsep pengembangan model kwalitas air Sungai Ciliwung ...................... 7 Ilustrasi system pengolahan air dan air limbah di perkotaan ..................... 15 Hubungan antara BOD terpakai dengan BOD tertinggal ........................... 20 Ilustrasi variasi nili kr pada perairan dalam dan dangkal ........................... 24 Kurva NBOD dan CBOD ........................................................................... 31 Beban dan response BOD dari sumber menyebar ...................................... 33 Kurva oksigen sag dari sumber pencemar titik .......................................... 34 Response distribusi BOD dan oksigen ....................................................... 35 Variasi nilai BOD5, DO, dan kekeruhan di Sungai Ciliwung .................... 39 Skema dari proses sintesis dan laju pertumbuhan spesifik yang tergantung pada konsentrasi substrat ......................................................... 41 Tipe DAS ................................................................................................... 43 Kurva lengkung debit ................................................................................. 50 Hubungan antara √Q dan permukaan air .................................................... 50 Kedalaman rata-rata pada ruas sungai ....................................................... 51 Sistem waduk di sebuah sungai ................................................................. 51 Kurva durasi debit harian ........................................................................... 56 Skema proses dalam kolam stabilisasi aerobik .......................................... 58 Skema proses dalam kolam stabilisasi fakultatif ........................................ 60 Titik-titik ketinggian lahan di DAS Ciliwung ............................................ 62 Peta DAS Ciliwung .................................................................................... 64 Skema lokasi sumber pencemar Sungai Ciliwung ..................................... 71 Peta lokasi pengambilan contoh air di Sungai Ciliwung ............................ 74 Response DO-BOD hasil observasi............................................................ 82 Perbandingan kurva DO-BOD (observasi dan model) ............................... 91 Skema beban limbah organik di Sungai Ciliwung ...... .............................. 94 Kemiringan pertambahan debit (q) Sungai Ciliwung ................................. 95 Response COBD pada Qmin. Qrt, dan Qmaks........................................... 99 Response DO pada Qmin. Qrt, dan Qmaks ................................................ 99 Reduksi beban BOD5 pada Qmin ............................................................. 104 Reduksi beban BOD5 pada Qrt ................................................................. 104 Reduksi Beban BOD5 pada Q pengaturan ................................................ 107
vi
DAFTAR LAMPIRAN Tabel 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34.
Data hidrometri Sungai Ciliwung (Maret 2006) ...................................... 116 Data hidrometri Sungai Ciliwung (April 2006)........................................ 116 Data CBOD dan NBOD Sungai Ciliwung (Maret 2006) ......................... 117 Data CBOD dan NBOD Sungai Ciliwung (April 2006) .......................... 118 Data DO (insitu) Sungai Ciliwung (Maret 2006) ..................................... 119 Data DO (insitu) Sungai Ciliwung (April 2006) ...................................... 119 Data nilai kd dan Lo hasil perhitungan (Maret 2006) ............................. 121 Data nilai kd dan Lo hasil perhitungan (Aprill 2006) ............................. 121 Data nilai kn dan Lno hasil perhitungan (Maret 2006) ........................... 122 Data nilai kn dan Lno hasil perhitungan (Aprill 2006) ......................... 122 Perhitungan ka rata-rata ruas sungai (Maret 2006) ................................ 123 Perhitungan ka rata-rata ruas sungai (April 2006) ................................. 123 Perhitungan kr rata-rata ruas sungai (Maret 2006) ................................. 124 Perhitungan kr rata-rata ruas sungai (April 2006) .................................. 124 Rekapitulasi data hidrometri Sungai Ciliwung (Maret 2006) ................ 125 Rekapitulasi data hidrometri Sungai Ciliwung (April 2006) ................. 125 Rekapitulasi data kwalitas air dan angka konstanta (Maret 2006) ......... 126 Rekapitulasi data kwalitas air dan angka konstanta (Apri 2006) ........... 126 Nilai photosintesis dan respirasi Sungai Ciliwung (Maret 2006) ........... 128 Niai photosintesis dan respirasi Sungai Ciiwung (April 2006) .............. 128 Hasil perhitungan SOD atau Sb (Maret 2006) ....................................... 130 Hasil perhitungan SOD atau Sb (April 2006)......................................... 130 Hasil perhitungan CBOD distribusi (SL) (Maret 2006) ......................... 131 Hasil perhitungan CBOD distribusi (SL) (April 2006) ......................... 131 Hasil perhitungan NBOD distribusi (SL)n (Maret 2006) ....................... 132 Hasil perhitungan NBOD distribusi (SL)n (April 2006)......................... 132 Rasio debit (Q), kec (V), kedalaman (H) hilir-hulu (Maret 2006) ......... 137 Perhitungan Ka pada Qmin (10% bersarana-90% tanpa sarana) .............. 138 Perhitungan Ka pada Qrata-rata (10% bersarana-90% tanpa sarana) ...... 138 Debit harian rata – rata (Vdt) 1/2 bulanan di bendungan (1983-1996) .. 139 Frekwensi kejadian debit aliran .............................................................. 140 Debit minimum yang pernah terjadi di Bendung Katulampa ................. 140 Konsentrasi DO dan BOD anak Sungai Ciliwung ................................. 142 Kerlarutan oksigen jenuh ........................................................................ 143 Gambar
1.
Halaman
Halaman
Kurva durasi aliran Sungai Ciliwung di Bendung Katulampa ...................... 107
PENDAHULUAN Sungai Ciliwung adalah salah satu sungai penting di Jawa Barat yang melintasi wilayah Kabupaten Bogor, Kota Bogor, Kota Depok dan DKI-Jakarta. Sungai Ciliwung merupakan sumber daya air yang setiap tahun bermasalah oleh banjir dan pencemaran. Masalah banjir disebabkan oleh kelebihan debit limpasan permukaan air hujan yang tidak dapat ditampung oleh penampang sungai yang kian menyempit. Masalah pencemaran terutama disebabkan oleh adanya limbah organik dari kegiatan komersial dan industi yang dibuang langsung ke dalam sungai tanpa melalui pengolahan terlebih dahulu. Pencemaran ini sudah dimulai sejak dari hulu di daerah Cisarua hingga ke hilir di daerah Pejompongan. Penurunan kualitas air akibat pencemaran tersebut telah terjadi di sepanjang aliran yang disertai dengan meningkatnya nilai BOD dan menurunnya nilai DO ke arah hilir. Kondisi ini juga menyebabkan terganggunya peruntukan air yang tidak sesuai dengan standar baku mutu air yang telah ditetapkan oleh pemerintah dalam Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001. Persyaratan konsentrasi DO sebesar 6 mg/l untuk air baku air bersih yang harus dipenuhi oleh Instalasi Pengolahan Air Minum Pejompongan tidak dapat dicapai, karena konsentrasi DO di tempat ini hanya berfluktuasi kurang dari 1 mg/l. Kondisi tersebut merupakan kasus ekstrem yang berlangsung hingga kini. Beberapa penelitian kualitas air yang pernah dilakukan menunjukkan, bahwa pencemaran organik merupakan masalah serius seiring dengan pesatnya pertumbuhan penduduk yang bermukim di sekitar DAS Ciliwung. Terdapat sekitar 5.715.720 jiwa jumlah penduduk dan 90% atau 5.144.148 jiwa diantaranya tidak mempunyai prasarana saluran pembuangan air limbah. Disamping dapat mengganggu upaya perbaikan dan pemanfaatan air Sungai Ciliwung bagi keperluan bahan baku air minum, buangan tersebut juga menggangu kegiatan lain seperti keperluan untuk mandi, cuci, pertanian dan industri setempat. Direktorat PPA tahun
2
1979 mengungkapkan, bahwa ruas Gadog-Pintu Air Manggarai kandungan BOTnya mencapai kisaran 25,2 – 28,98 ppm dan DO antara 5-1,6 ppm. Peneliti lain Saeni (1986), juga mengungkapkan bahwa rata-rata dalam setahun, nilai BOT antara 48,9 – 66,34 ppm, BOD antara 8,19 – 21,61 ppm dan DO antara 7,61 – 2,36 ppm. Limnologi-LIPI (2001), ruas Cimandala - Bojong Gede, nilai BOT antara 0,42 – 2,32 ppm musim kemarau dan 3,10 – 2,22 ppm musim hujan, DO antara 7,82-7,17 ppm musim kemarau dan 7,82-7,78 ppm musim hujan. Dilihat kencenderungan nilai konsentrasinya, masing-masing parameter telah terdistribusi mengikuti model spesifik yaitu pola kenaikan BOD, BOT dan penurunan DO ke arah hilir. Hasil observasi terakhir yang dilakukan oleh Widyo (2006) menunjukkan adanya pola yang sama terhadap kenaikan nilai BOD dan penurunan nilai DO ke arah hilir. Dari pengamatan hidrogeometri, sungai ini juga mempunyai sifat aliran yang khas di antara ruas-ruasnya. Terdapat 4 (empat) karakteristik hidrodinamika di sepanjang alirannya yaitu ruas Cisarua-Bendung Katulampa deras dan dangkal, ruas Bendung Katulampa- Jembatan Depok sedang dan agak dalam, ruas Jembatan Depok-Manggarai lambat dan dalam, ruas Manggarai-Pejompongan tenang dan dalam. Hal ini disebabkan oleh kondisi topografi Sungai Ciliwung yang curam di bagian hulu, melandai ke arah Depok dan mendatar ke arah Pejompongan. Aliran deras dan dangkal mempercepat reoksigenasi dari proses transfer oksigen atmosfer ke perairan, sedang aliran tenang dan dalam menyebabkan proses reoksigenasi berlangsung lambat. Meskipun pengendalian
pencemaran sungai dapat dilakukan secara
kelembagaan melalui kerjasama antar pemerintah daerah dan perundang-undangan yang berlaku, namun upaya ini perlu didukung oleh pertimbangan teknis yang dapat membantu penyelesian secara sistematis, terstuktur dan kuantitatif seperti upaya pengembangan model kualitas air. Dengan model tersebut, perilaku pencemar di sepanjang aliran dapat dirumuskan secara matematis dengan meninjau proses fisik,
3
kimia dan biologi. Proses fisik menyangkut transportasi pencemar yang dikembangkan melalui hidrodinamika dari parameter debit (Q), kecepatan aliran (v), kedalaman sungai (H), dan waktu tempuh (t). Proses kimia dikembangkan melalui reaksi kimia, dan proses biologi dikembangkan melalui proses dekomposisi oleh mikroorganisme dalam perairan. Salah satu model kualitas air yang telah dikenal adalah lengkung oksigen dari Streeter- Phelps (1925). Model ini telah diterapkan pada Sungai Ohio di Amerika Serikat (Thomann, 1987) dan di Sungai Chao Phraya di Bangkok oleh Lohani (1980). Rekomendasi hasil penerapan model tersebut antara lain pemberlakuan stream standard yang dapat diterima semua pihak (Chapra, 1997). Penelitian ini bertujuan untuk membagun model kualitas air parameter DOBOD di Sungai Ciliwung sejauh 71 km pada ruas Cisarua-Pejompongan yang dikembangkan secara matematis dari angka-angka konstanta kecepatan oksigen reaerasi (ka), konstanta kecepatan dekomposisi organik karbon/nitrogen (kd,kn ), konstanta kecepatan pengendapan partikel (ks), konstanta kebutuhan oksigen sediment (Sb), Fotosintesis (P), dan Respirasi (R) yang dihasilkan dari uji laboratorium dan insitu dari parameter debit (Q), kecepatan (v), suhu, dan pH. Dengan mengetahui respon DO-BOD diketahui pula alokasi beban buangan organik yang boleh masuk yang dapat menjamin kualitas air pada musim kemarau sesuai dengan standar mutu air menurut PP No 82 Tahun 2001. Besaran angka konstanta reoksigenasi dihitung berdasarkan rasio kecepatan aliran dan kedalaman air dari O'Connor and Dobbins, Churchill, Owen's and Gibbs. Konstanta deoksigenasi, fotosintesis dan respirasi dihitung berdasarkan uji BOD dan DO laboratorium. Response nilai DO-BOD dikembangkan secara analitis, diolah dan disajikan dalam bentuk persamaan dan grafik untuk dievaluasi kecenderungan
serta
kemungkinan
penyebabnya.
Termasuk
di
pertimbangan aspek teknis, ekonomi, sosial dan perundang-undangan.
dalamnya
4
Perumusan masalah bertolak dari asumsi bahwa pencemaran terus meningkat sejalan dengan pertumbuhan jumlah penduduk dan masuknya beragam kepentingan yang memanfaatkan air Sungai Ciliwung. Tindakan terhadap upaya pemulihan kembali kualitas air ke kondisi normal memerlukan instrumen model pengelolaan yang sistematis dan terukur melalui upaya pengembangan parameter penyusun model yang sesuai dengan karateristik hidrodinamika Sungai Ciliwung.
TINJAUAN PUSTAKA Penjelasan atas PP No 82 Tahun 2001 menyebutkan bahwa, air merupakan sumberdaya alam yang digunakan untuk memenuhi hajat hidup orang banyak, sehingga perlu dilindungi agar tetap bermanfaat bagi hidup dan kehidupan manusia serta makhluk hidup lainnya. Untuk menjaga atau mencapai kualitas air sehingga dapat dimanfaatkan secara berkelanjutan sesuai dengan mutu air yang diinginkan, maka perlu upaya pelestarian dan pengendalian. Selanjutnya, pelestarian kualitas air merupakan upaya untuk memelihara fungsi air agar kualitasnya tetap pada kondisi alamiahnya. Pelestarian air dilakukan pada sumber air yang terdapat di hutan lindung. Sedangkan pengelolaan kualitas air pada sumber di luar hutan lindung dilakukan dengan upaya pengendalian pencemaran air, yaitu upaya memelihara fungsi air, sehingga kualitas air memenuhi baku mutu air. Dengan
demikian,
air
sebagai
komponen
lingkungan
hidup
akan
mempengaruhi dan dipengaruhi oleh komponen lainnya. Air yang kualitasnya buruk akan
mengakibatkan
kondisi
lingkungan
hidup
menjadi
buruk,
sehingga
mempengaruhi kondisi kesehatan dan keselamatan manusia serta kehidupan makhluk hidup lainnya. Penurunan kualitas air akan menurunkan daya guna, hasil guna, produktivitas, daya dukung dan daya tampung dari sumber daya air yang pada akhirnya akan menurunkan kekayaan sumber daya alam (natural resources depletion). Air sebagai komponen sumberdaya alam yang sangat penting harus dipergunakan untuk sebesar-besarnya bagi kemakmuran rakyat. Hal ini berarti bahwa penggunaan air untuk berbagai manfaat dan kepentingan harus dilakukan secara bijaksana dengan memperhitungkan kepentingan generasi masa kini dan masa depan. Untuk itu air perlu dikelola agar tersedia dalam jumlah yang aman, baik kuantitas maupun kualitasnya, dan bermanfaat bagi kehidupan dan perikehidupan
6
manusia serta makhluk hidup lainnya agar tetap berfungsi secara ekologis, guna menunjang pembangunan yang berkelanjutan. Di satu pihak usaha atau kegiatan manusia memerlukan air yang berdaya guna, tetapi di lain pihak berpotensi menimbulkan dampak negatif, antara lain berupa pencemaran yang dapat mengancam ketersediaan air, daya guna, daya dukung, daya tampung, dan produktivitasnya. Agar air dapat lestari dan pembangunan dapat berkelanjutan. maka dalam pelaksanaan pembangunan perlu dilakukan pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air. Konsep Pengelolaan Kualitas Air Pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air ini harus diselenggarakan secara terpadu dengan pendekatan ekositem. Mengingat sifat air yang dinamis dan pada umumnya berada dan mengalir melintasi batas wilayah administrasi pemerintahan, maka pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air tidak dapat dilakukan sendiri-sendiri (partial) oleh satu pemerintah daerah. Dengan demikian harus dilakukan secara terpadu antar wilayah administrasi dan didasarkan pada karakter ekosistemnya, sehingga tercapai pengelolaan yang efisien dan efektif. Keterpaduan pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air ini dilakukan melalui upaya koordinasi antar pemerintah daerah yang berada dalam satu kesatuan ekosistem air dan satu kesatuan pengelolaan sumberdaya air antara lain daerah aliran sungai (DAS). Kerjasama antar daerah dapat dilakukan melalui badan kerjasama antar daerah. Dalam koordinasi dan pemantauan kualitas air, penetapan baku mutu air, penetapan daya tampung, penetapan mekanisme perijinan pembuangan air limbah, pembinaan dan pengawasan penataan. Konsep pengelolaan kualitas air yang ditawarkan Chapra (1997) seperti yang disajikan pada Gambar 1, terdiri dari beberapa tahap perencanaan antara lain; penetapan peruntukan air, penetapan baku mutu air, kemungkinan upaya pengendalian pencemaran air, evaluasi
7
8
sistem DAS, evaluasi beban pencemar, penyusunan model kualitas air, dan strategi pengelolaan kualitas air. Penetapan Peruntukan Air Klasifikasi peruntukan air menurut PP Nomor 82 Tahun 2001, yaitu : 1)
Kelas satu, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air minum, dan peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.
2)
Kelas dua, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk prasarana dan sarana rekreasi air, pembudidayaan ikan tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.
3)
Kelas tiga, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.
4)
Kelas empat, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk mengairi pertanamandan peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. Klasifikasi ini ditetapkan sebagai upaya pendayagunaan menurut potensi
pemanfaatan atau penggunaan airnya, pencadangan air berdasarkan ketersediaannya, baik kualitas maupun kuantitasnya, serta pendayagunaan menurut fungsi ekologis. Penetapan kelas air seperti yang dimaksud adalah : 1)
Sumber air yang berada dalam dua atau lebih wilayah propinsi dan merupakan lintas batas wilayah negara ditetapkan dengan Keputusan Presiden.
2)
Sumber air yang berada dalam dua atau lebih wilayah kabupaten atau kota dapat diatur dengan Peraturan Daerah Propinsi
3)
Sumber air yang berada dalam wilayah kabupaten atau kota ditetapkan dengan Peraturan Daerah Kabupaten atau Kota.
9
Pembagian kelas ini didasarkan pada peringkat (gradasi) tingkatan baiknya mutu air, dan kemungkinan kegunaannya. Tingkatan kelas satu merupakan tingkatan terbaik. Secara relatif tingkatan mutu kelas satu lebih baik dari kelas dua dan selanjutnya. Penetapan kelas air diajukan berdasarkan pada hasil pengkajian yang dilakukan oleh Pemerintah, Pemerintah Propinsi, Pemerintah Kabupaten.atau Kota berdasarkan wewenangnya sesuai dengan peraturan perundang-undangan yang berlaku. Pemerintah dapat menugaskan Pemerintah Propinsi yang bersangkutan untuk melakukan pengkajian lebih lanjut. Pedoman pengkajian untuk menetapkan kelas air ditetapkan oleh Menteri. Penetapan Baku Mutu air Baku mutu air ditetapkan berdasarkan hasil pengkajian kelas air dan kriteria mutu air. Baku mutu air ini dapat dinyatakan dalam status mutu air yaitu kondisi tercemar apabila mutu air tidak memenuhi baku mutu air dan kondisi tidak tercemar apabila mutu air memenuhi baku mutu air. Baku mutu air parameter DO dan BOD untuk peruntukan air kelas I-IV disajikan dalam Tabel 1. Tabel 1. Kriteria mutu air berdasarkan kelas Parameter
Satuan
Kelas I
pH
6-9
II
6-9
BOD mg/l 2 3 DO mg/l 6 4 NO3 mg/l 10 10 sebagai N NH3-N mg/l 0,5 (-) Nitrit mg/l 0,6 0,0 sebagai N Sumber : Lampiran PP No 28 Tahun 2001.
III
IV
Keterangan
6-9
5-9
Apabila secara alamiah di luar rentang tersebut, maka ditentukan
6 3
12 0
20
20
(-)
(-)
0,6
(-)
Angka batas minimum
Perikanan ≤ 0.02 mg/l Pengolahan air minum NO2-N ≤ 1 mg/l
Klasifikasi mutu air ini merupakan pendekatan untuk menetapkan kriteria mutu air dari setiap kelas, yang akan menjadi dasar untuk penetapan baku mutu air. Setiap
10
kelas air mempersyaratkan mutu air yang dinilai masih layak untuk dimanfaatkan bagi peruntukan tertentu. Pengendalian Pencemaran Air Pengendalian pencemaran air bertujuan untuk mencegah dan menanggulangi pencemaran air serta pemulihan kualitas airnya yang dapat menjamin kualitas air tersebut sesuai dengan baku mutu air. Baku mutu yang dimaksud adalah kondisi kualitas air yang diukur dan diuji berdasarkan parameter-parameter tertentu dan metoda tertentu berdasarkan peraturan perundang-undangan yang berlaku. Dengan demikian upaya pengendalian pencemaran air antara lain dilakukan dengan membatasi beban pencemaran yang dapat ditenggang masuknya ke dalam badan air, sebatas tidak akan menyebabkan air menjadi tercemar (sebatas masih memenuhi baku mutu air). Sumber pencemar organik karbon (BOD), pada umumnya disebabkan oleh limbah rumahtangga dan industri. Beberapa contoh industri yang membuang air limbah organik karbon antara lain industri kertas, tekstil dan kulit. Secara teknis pengolahan air limbah industri lebih sulit dibandingkan air limbah rumahtangga, karena limbah industri sangat luas ragamnya dan fluktuasinya cukup tinggi. Beban pencemaran yang dibuang oleh suatu industri tergantung pada bahan baku yang digunakan, kapasitas dan proses produksi serta cara penyaluran air buangannya. Sedang beban pencemaran dari rumahtangga biasanya ditentukan oleh beberapa faktor antara lain; komposisi masyarakat, jenis dan sistem penyalurannya, standar hidup, geografi, dan ada tidaknya buangan sampah. Menurut Metcalf and Eddy (1991), usaha pengendalian pencemaran air secara garis besar dibagi dalam tiga cara yaitu : 1)
Pengurangan beban pencemar (khususnya dalam industri). Beban pencemar dalam industri dapat dikurangi dengan berbagai cara, diantaranya adalah dengan mengubah proses, penggantian bahan kimia yang berdaya cemar tinggi
11
dengan zat-zat kimia yang berdaya cemar rendah, mengefektifkan pemakaian zat-zat kimia dan lainnya. 2)
Meningkatkan efisiensi pengolahan air buangan yang pada dasarnya meliputi metode fisis kimia, biolgis dan kombinasinya. Efisiensi dari pengolahan tersebut berbeda-beda tergantung pada cara atau metode pengolahan yang digunakan. Pengolahan secara fisis dapat digunakan dengan penyaringan (screening) atau sedimenasi (pengendapan). Cara ini cukup ekonomis, namun efisiensinya sangat kecil terutama hanya efektif untuk menghilangkan atau mengurangi kandungan padatan tersuspensi. Pengolahan secara kimia dapat dilakukan dengan penambahan kimia yang bersifat koagulan, sehingga terjadi koagulasi (penggumpalan). Adapun pengolahan biologis dimaksudkan untuk memberi oksigen yang cukup untuk mengoksidasi bahan organik yang ada atau yang tersisa sampai pada tingkat yang diinginkan. Cara pengolahan biologis ini dapat dilakukan dengan beberapa cara, diantaranya dengan proses lumpur aktif, kolam stabilisasi atau kolam oksidasi.
3)
Penyaluran air buangan : a)
Penyaluran bahan buangan cair harus memperhatikan lingkungan di sekitarnya,
yaitu
menyangkut
pemukiman
penduduk,
pertanian,
peternakan, perikanan dan lain-lain. b)
Penyaluran air buangan yang telah diolah harus memenuhi ketentuan atau standar kualitas buangan (efluen standar) dari instansi berwenang.
c)
Sistem penyaluran buangan melalui daerah pemukiman harus diusahakan dengan konstruksi permanen yang tidak mengganggu kesehatan dan keselamatan penduduk.
d)
Pemilihan tempat penampungan buangan padat dan penyaluran buangan cair harus melalui perizinan.
Evaluasi Penanganan Limbah
12
Evaluasi penanganan limbah bertujuan untuk mengetahui secara rinci faktorfaktor yang menyebabkan persoalan dan kendala teknis maupun non teknis di lapangan. Dengan teridentifikasinya faktor-faktor penyebabnya maka keberhasilan penanganan limbah secara terstruktur diharapkan dapat memaksimalkan pencapaian tujuan pengelolaan secara keseluruhan. Adapun factor-faktor yang perlu dievaluasi antara lain meliputi : 1)
Daerah aliran sungai (DAS) a)
Teridentifikasi batas-batas DAS yang tercakup dalam peta DAS Ciliwung skala 1 : 25.000.
b)
Teridentifikasinya anak-anak sungai, tataguna lahan, dan kontur lahan yang tercakup dalam peta DAS Ciliwung skala 1 : 25.000
c)
Teridentifikasiya luas dan panjang DAS Ciliwung dalam peta skala 1 : 25.000
2)
Sumber pencemar a)
Teridentifikasinya lokasi sumber air limbah dan sampah dari sumbersumber domestik dan industri yang tercakup dalam peta DAS Ciliwung skala 1 :25.000
b)
Teridentifikasinya kuantitas beban air limbah dan limbah padat saat ini dan perkembangannya dari sumber-sumber domestik dan industri yang tercakup dalam DAS Ciliwung
c)
Teridentifikasinya lokasi buangan air limbah ke dalam SungaiCiliwung skala 1 : 25.000
d)
Teridentifikasinya beban air limbah sumber titik maupun menyebar saat ini dan perkembangannya yang dipikul Sungai Ciliwung ruas Puncak Bogor sampai Pejomongan DKI- Jakarta dalam bentuk peta skala 1 : 5000
e)
Teridentifikasinya daya purifikasi Sungai Ciliwung
13
f)
Teridentifikasinya batas beban pencemar yang diperbolehkan masuk ke dalam Sungai Ciliwung ruas Puncak Bogor sampai Pejompongan DKIJakarta dalam bentuk peta skala 1 : 5000
g)
Teridentifikasinya alternatif konsep dan strategi penanggulangan Sungai Ciliwung ruas Puncak Bogor sampai Pejompongan DKI-Jakarta ditinjau dari aspek teknis.
3)
Geografi dan topografi a)
Teridentifikasinya satuan wilayah administrasi (kecamatan) yang tercakup dalam wilayah DAS Ciliwung
b)
Teridetifikasinya topografi wilayah perencanaan dalam peta skala 1 : 25.000
c)
Teridentifikasinya sistem penyaluran air limbah sumber titik (domestik, industri, komersial, rumah sakit) dalam peta skala 1 : 25.000
d)
Teridentifikasinya jaringan jalan di wilayah DAS Ciliwung dalam peta skala 1 : 25.000
4)
Iklim dan hidrologi a)
Teridentifikasinya karakter iklim wilayah DAS Ciliwung
b)
Teridentifikasinya dimensi saluran dari sistem jaringan pengatusan air hujan maupun buangan air limbah dalam peta skala 1 : 25.000
c)
Teridentifikasinya fluktuasi debit aliran dan debit aliran banjir yang masuk Sungai Ciliwung
d)
Teridentifikasinya pengaturan debit aliran Sungai Ciliwung di pintu air Katulampa atau Manggarai
e)
Teridentifikasinya kualitas air Sungai Ciliwung di ruas Puncak Bogor sampai Pejompongan DKI- Jakarta
14
5)
Kependudukan dan tataguna lahan a)
Teridentifikasinya
kepadatan
dan
jumlah
penduduk
dan
perkembangannya tiap satuan wilayah administrasi (kecamatan) di wilayah DAS Ciliwung dalam peta tematik skala 1 : 25.000 b)
Teridentifikasinya tataguna lahan, saat ini dan perkembangannya di wilayah DAS Ciliwung dalam peta tematik skala 1 : 25.000
6)
Sosial, ekonomi, dan budaya a)
Teridentifikasinya kendala sosial, ekonomi, dan budaya masyarakat dalam penanggulangan pencemaran Sungai Ciliwung
b)
Teridentifikasinya tatanan sosial, ekonomi, budaya masyarakat yang menunjang dan dapat dikembangkan dalam penanggulangan pencemaran Sungai Ciliwung ruas Puncak Bogor sampai Pejompongan DKI- Jakarta
7)
Kelembagaan, peraturan, dan perundangan a)
Teridentifikasinya lembaga-lembaga formal dan non formal yang berpotensi menunjang dalam pengelolaan kualitas air Sungai Ciliwung ruas Puncak Bogor sampai Pejompongan DKI- Jakarta
b)
Teridentifikasinya peraturan dan perundangan-udangan yang menunjang pengelolaan kualitas air Sungai Ciliwung.
c)
Teridentifikasinya peruntukan Sungai Ciliwung ruas Puncak Bogor sampai ke Pejompongan DKI- Jakarta
d)
Teridentifikasinya
alternatif-alternatif
penanggulangan
pencemaran
Sungai Ciliwung ruas Puncak Bogor sampai Pejompongan DKI-Jakarta. 8)
Daya dukung Sungai Ciliwung a)
Teridentifikasinya
hidrodinamika
Sungai
Ciliwung
menyangkut
kecepatan aliran, debit, kedalaman air (maksimum, rata-rata, dan minimum), ruas Puncak Bogor sampai Pejompongan DKI-Jakarta. b)
Teridentifikasinya karakteristik fisik, kimia dan biologi kualitas air Sungai Ciliwung ruas Puncak Bogor sampai Pejompongan DKI-Jakarta.
15
c)
Teridentifikasinya daya purifikasi Sungai Ciliwung ruas Puncak Bogor sampai Pejompongan DKI- Jakarta.
Beban Pencemaran Beban pencemar bisa berasal dari sumber pencemar titik dan sumber pencemar menyebar. Beban dari sumber pencemar titik biasanya ditunjukkan dalam satuan massa/waktu atau kg/hari, sumber pencemar menyebar ditunjukkan dalam satuan ton/km2.hari, atau g/m2.hari. Sumber pencemar menyebar jauh lebih sulit untuk dikendalikan dan dipantau, sedang sumber pencemar titik dapat dimonitor dengan peraturan-peraturan yang berlaku dalam standar kualitas air seperti efluen standar. Sumber pencemar titik umumnya terlokalisir dan dapat berasal dari pipa efluen dari instalasi pengolahan air buangan, saluran-saluran, atau sumber–sumber pencemar yang terkurung yang dibuang ke dalam sungai. Sumber pencemar meyebar tidak terlokalisir sebagai contoh limpasan permukaan dari daerah pemukiman yang mengandung limbah domestik, limpasan permukaan dari daerah pertanian membawa endapan lumpur yang mengandung pestisida, hara, zat organik
Sumber menyebar IPAL
Efluen
Perkotaan
Sumber titik
Limpasan
sungai
Danau Pertanian
Pembangunan lahan
Pedesaan
Gambar 2. Ilustrasi sumber pencemar titik dan menyebar dalam sungai.
16
Penyusunan Model Menurut The American Heritage Dictionary (1987), model adalah sebuah obyek kecil yang menjelaskan obyek besar dan rumit menjadi lebih sederhana dan dapat dipertanggung jawabkan. Model yang dimaksud adalah model matematika yang diperlukan untuk menghitung kualitas (response) di badan air penerima (sistem) sebagai fungsi dari efluen air limbah (stimuli). Bentuk persamaan umumnya adalah .c = f(w; fisika, kimia, biologi)
(1)
Hubungan antara beban (w) dan konsentrasi (c) berbanding lurus (linier) yaitu : c =1 aw
(2)
Keterangan : a = faktor asimilasi (liter/hari), c = konsentrasi (mg/l) w = beban buangan limbah (kg/hari) Ada tiga cara dalam perenapan model kualitas air yaitu : 1)
Model simulasi dipakai untuk mensimulasi response (c) sebagai fungsi stimulus (w) dan karakteristik (a), seperti yang dinyatakan dalam persamaan 2.
2)
Desain kapasitas asimilasi dipakai untuk memperkirakan beban W yang sesuai dengan stream standard agar (c) perairan dapat dicapai yang dinyatakan dalam persamaan W = ac
3)
(3)
Modifikasi lingkungan, dipakai untuk memodifikasi kapasitas asimilasi, a bila badan air belum mampu memikul upaya penurunan (reduksi) beban, w. Bentuk modifikasi ini misal pengerukan dasar sedimen, aerasi buatan, dan penambahan debit a=
W c
(4)
17
Strategi Pengelolaan Kualitas Air Mengacu
pada
KEP-05/MENKLH/6/1987
tentang
Pedoman
Rencana
Pengelolaan Llingkungan (RKL), pengelolaan kualitas air biasa dilakukan melalui beberapa pendekatan, antara lain : 1)
Pendekatan Teknologi a)
Penanggulangan limbah bahan berbahaya dan beracun
b)
Membatasi atau mengisolasi limbah
c)
Stabilisasi limbah dengan menambah zat kimia tertentu supaya tidak membahayakan manusia dan makhluk hidup lainnya.
d)
Mengubah proses untuk mencegah dan mengurangi volume limbah
e)
Sistem daur ulang limbah, yaitu penggunaan bahan baku maupun bahan lainnya yang kurang atau tidak menghasilkan limbah bahan beracun.
f)
Mencegah, mengurangi, memperbaiki kerusakan dan menanggulangi pemborosan sumberdaya alam, berupa :
2)
1)
Pencegahan erosi sistem terasiring atau tanaman penutup tanah
2)
Reklamasi lahan rusak atau konversi untuk pembangunan lainnya.
3)
Meningkatkan pendayagunaan bahan baku.
Pendekatan Ekonomi a)
Permintaan bantuan kepada pemerintah untuk turut menanggulangi dampak lingkungan karena keterbatasan kemampuan pemrakarsa.
b)
Kemudahan prosedur pengadaan peralatan, terutama bila peralatan tersebut dibeli dari luar negeri
c)
Keringanan bea masuk peralatan pengendali pencemaran
d)
Kemudahan dan keringanan kredit bank untuk pembelian peralatan maupun biaya lainnya untuk pengelolaan lingkungan
e)
Penanggulangan masalah sosial ekonomi dan sosial budaya antara lain : 1)
Sistem imbalan atau ganti kerugian bagi penduduk yang terpaksa dipindahkan hendaknya menganut prinsip untuk meningkatkan
18
taraf hidup masyarakat atau paling tidak sama dengan taraf hidup pada keadaan kondisi awal 2)
Bagi kelompok masyarakat yang terkena dampak negatif diberikan prioritas
utama untuk mengembangkan kemampuan mengatasi
perubahan yang timbul, antara lain dengan jalan memberikan pendidikan dan ketrampilan 3)
Mengendalikan masalah sosial yang telah ada dan yang akan timbul akibat kegiatan tersebut
3)
Pendekatan Institusional a)
Pengembangan kerjasama antar instansi yang berkepentingan dan berkaitan dengan pengelolaan lingkungan hidup
b)
Pengembangan
peraturan
perundang-undangan
yang
menunjang
pengelolaan lingkungan c)
Pengembangan pengawasan baik intern maupun ekstern yang meliputi pengawasan oleh pemerintah maupun oleh masyarakat
d)
Pengembangan kerja sama antar negara dalam pengendalian dampak lingkungan.
Parameterisasi Model BOD Uji Laboratorium BOD merupakan indikator pencemaran organik
yang diukur berdasarkan
jumlah oksigen yang dibutuhkan mikroorganisme selama perombakan bahan organik. Pengujian BOD adalah rangkaian penetapan kadar oksigen terlarut dari sebuah contoh air pada hari ke 0 dan hari ke 5 setelah melalui masa inkubasi pada suhu 20oC yang selanjutnya dinyatakan sebagai BOD5,20. Pengambilan suhu 20oC dan inkubasi 5 hari merupakan pendekatan terhadap kejadian alami di perairan beriklim sedang dan umumnya bahan organik tersebut sudah terkonsumsi antara 60-
19
70%. Sedang oksidasi sempurna (95-99%) dibutuhkan ± 29 hari (Metcalf dan Eddy, 1991) Thomann, (1987) menyatakan, reaksi biokinetik dari perombakan tersebut sangat kompleks. Penyederhanaan dalam menjelaskan reaksi biokinetik BOD dalam botol diterapkan model reaksi kinetik tingkat pertama. Pada model ini, laju penyisihan BOD hanya tergantung pada jumlah bahan organik yang masih tersisa pada saat t
Keterangan :
dL = −kd . L dt
(5)
kd = konstanta deoksigenasi atau laju pemakaian oksigen ordo pertama (1/hari) L = jumlah bahan organik yang tersisa saat t hari dinyatakan dalam BOD (mg/l). Jumlah bahan organik yang tersisa dalam waktu t dapat dicari dengan mempertimbangkan bentuk integrasi dari persamaan 5,
L = Lo.e − kd .t
(6)
Bila oksigen yang dikonsumsi selama proses dekomposisi y = Lo − L ,
(7)
maka jumlah oksigen yang telah digunakan pada saat t adalah y = Lo(1 − e − kd .t ) ,
(8)
y = BOD terpakai selama t (mg/l) kd = konstanta dekomposisi BOD ordo pertama (1/hari) Untuk BOD5 y5 = L0 (1 − e −5.kd )
(9)
Penjelasannya dapat dilihat pada gambar ilustrasi kurva jumlah BOD terpakai dan BOD tertinggal dalam botol BOD sebagai berikut :
20
9 8
LO - y
Konsentrasi (mg/l)
7 6
BOD terpakai
5 4 3
Lo
BOD tertinggal
y
2 1 0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
w aktu (hari)
Gambar 3. Hubungan antara BOD terpakai dengan BOD tertinggal Dari Metcalf dan Eddy (1991), nilai kd dihitung dengan metode kuadrat terkecil : na + b∑ y − ∑ y i = 0
a ∑ y + b∑ y 2 − ∑ yy i = 0 kd = −b
(10) (11)
Keterangan : y = nilai BOD laboratorium masa inkubasi hari ke n pada 20oC (mg/l) yi =
y n +1 + y n 2Δt
(12)
a,b = angka konstanta n = jumlah data ∆t = selisih waktu Reaksi BOD dilakukan oleh bakteri dan mikroorganisme lainnya seperti protozoa dan rotifera. Menurut vant Hoff-Arrhenius dalam Davis and Cornwell (1991), bahwa laju oksidasi bahan organik di dalam air akan semakin meningkat seiring kenaikan suhunya.
21
(kd )T = (k d ) 20θ T − 20
(13)
Keterangan : (kd)T = laju oksidasi pada suhu toC (kd)20 = laju oksidasi pada suhu 20oC Θ
= faktor konversi = 1,056 Namun demikian dengan adanya kenaikan suhu yang berlanjut hingga
melampaui suhu optimum, laju reaksi biokimia akan turun seiring dengan kenaikan suhunya. Nilai kd dalam praktek sangat tergantung dari resistensi bahan organik karbon yang ada. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh tim HidroQual (1983) pada air buangan domestik, nilai kd tergantung pada derajat penyisihan BOD dalam perjalanannya. Untuk derajat penyisihan yang tinggi akan menaikkan sisa bahan yang resisten dan akan menurunkan laju kd, seperti pada Tabel 2. Tabel 2. Laju reaksi BOD, kd dari air limbah Derajat penyisihan Tidak terdapat penyisihan Pengolahan primer atau sekunder Efluen lumpur aktif Sumber : Thomann (1987).
(kd)20 Rentang 0,30-0,40 0,10-0,30 0,05-0,10
Rata-rata 0,35 0,20 0,075
Menurut Krenkel (1980), faktor-faktor lain yang mempengaruhi oksidasi bahan organik karbon dalam padanan BOD adalah : 1)
pH. Mikroorganisme yang merombak bahan organik akan menyesuaikan diri pada kisaran pH yang sempit, biasanya antara pH 6,5 – 8,3.
2)
Nutrien. Dalam merombak bahan organik kabon bakteri memerlukan nutrien, baik yang berasal dari organik maupun anorganik untuk metebolisme sel secara optimum.
3)
Aklimasi populasi mikroba akan mempengaruhi mikroba dalam beradaptasi terhadap beban organik karbon yang ada. Bila aklimasi populasi mikroba tidak
22
sesuai dengan beban bahan organik karbonnya, maka mikroba kemungkinan akan mati dan aktivitasnya akan menurun. 4)
Zat beracun. Berbagai macam unsur kimiawi bersifat racun terhadap mikroorganisme. Pada konsentrasi tinggi, beberapa zat kimia akan membunuh mikroba, dan pada kondisi sedikit kurang (sub lethal) dapat menurunkan kegiatan mikroba.
BOD Perairan Seperti halnya BOD uji laboratorium, nilai BOD di perairan juga mengalami penurunan seiring dengan waktu perjalanannya. Peluruhan BOD di perairan sungai dianggap mengikuti peluruhan ordo pertama. Pada kondisi tertentu peluruhan BOD yang berasal dari efluen sumber titik akan terdistribusi ke arah hilir sungai disertai dengan proses pengendapan. Pada kondisi tunak (stabil), persamaan 6 akan berubah mengilkuti persamaan 14 berikut, 0=−
1 d (Q.L1 ) − k r .L A dx
(14)
Pada x = 0, L = Lo, dan Lo adalah BODpuncak campuran antara sungai dan efluen dari sumber titik dinyatakan dalam Lo =
Qw.Lw + Qr.Lr , Qw + Qr
(15)
dan konstanta pengendapan partikel ks adalah ks =
vs , H
(16)
sehingga konstanta reaksi BOD dalam perairan kr adalah kr = kd + ks
Aliran dan penampang sungai tetap (
dQ dA = 0) , dan = 0 , L pada t, dx dt
(17)
23
L = Loe − kr .t
(18)
Keterangan : kr, ks vs H Qr,, Qw
= total kecepatan dekomposisi dan pengendapan di perairan (1/hari) = kecepatan pengendapan partikel (m/hari) = kedalaman air (m) = debit sungai dan air limbah (m3/dt)
Nilai kr juga dapat diperoleh secara grafis, adalah kemiringan garis lurus dari nilai BOD pada suatu ruas sungai ln L terhadap t ln L = ln Lo − kr.t
(19)
Dalam persamaan 17, kr dalam suatu perairan merupakan parameter yang harus ditentukan terlebih dahulu karena nilai tersebut tidak serta merta dapat disamakan dengan nilai kd uji laboratorium dari BOD terlarut. Nilai ks yang menyertai adalah konstanta BOD dari akumulasi BOD partikulat dalam dasar sungai yang dikenal dengan "sediment oxygen demand" (SOD) yang tidak ikut dalam proses biokimia di dalam air. Pengertian ini dapat diilustrasikan ke dalam sebuah pemisalan dari suatu bejana tertutup dari atmosfer (berarti tidak terjadi aerasi) dengan volume V terisi limbah organik yang dibiarkan selama t hari. Limbah organik diukur ekivalen dengan BOD. Selang t hari nilai BOD ini akan turun yang disebabkan oleh adanya pengendapan partikulat dalam kolom air. Jika Lp = BOD partikulat dan Ld = BOD dari larutan, maka L = Lp + Ld Jika Lp hanya mengendap tanpa oksidasi dan Ld hanya teroksidasi maka, V V
dL p dt
= −vs . A.L , dan
dLd = − kd .V .L dt
vs = kecepatan mengendap BOD partikulat di dalam bejana kd = laju deoksigenasi BOD terlarut, dan jika Ld = fd.L
fp = % BOD terlarut dari total L
24
Lp = fp.L
fp = % BOD partikulat dari total L
maka, V
dL = −vs . A.L p − kd .V .Ld , atau dt
dL = − kr .L dt k r = vs
A f p + kd f d V
= k s + kd ,
sehingga penyelesaian persamaan 18 menjadi L = Loe − kr .t = L0e − ( ks + kd ).t
(20)
= L0 (e − ks.t + e − kd .t ) ) Qw,Lw
Qo,Lo
Sungai
Qr, Lr
kr1 = ks +kd1
kd1 > kd2 .kr2 =kd2
Ln
Perairan dalam Perairan dangkal t=x/v Gambar 4. Ilustrasi variasi nilai kr pada perairan dalam dan dangkal Dengan demikian perkiraan terhadap oksigen terlarut yang tersisa dalam bejana, hanya memperhitungkan penurunan bahan organik dalam padanan BOD yang disebabkan adanya oksidasi, yaitu, dc = −kd L dt Dengan menggunakan persamaan 20, maka besarnya oksigen, c yang tertinggal di dalam bejana dapat dihitung sebagai,
25
c = cs −
kd L0 (1 − e − kr .t ) kr
(21)
cs = oksigenjenuh(mg / l ) Bahan organik karbon yang tergandung dalam air limbah dengan konsentrasi padatan yang tinggi (> 100 mg/l), BOD partikulat dapat tinggi. Sedang untuk penyisihan tingkat sekunder yang mempunyai padatan tersuspensi kurang dari 30 mg/l, ks dapat diabaikan. Estimasi perenapan kd dari uji laboratorium ke perairan sungai sebaiknya mempertimbangkan fenomena lain yang tidak ada dalam BOD uji laboratorium, misalnya adanya biosorption dari Lumpur biologis di dasar sungai, turbulensi, kekasaran penampang sungai, dan kepadatan mikroorganisme yang melekat serta derajat penyisihan BOD. Untuk itu perlu diperhatikan korelasinya terhadap hidrometri sungai menyangkut kedalaman, debit aliran dan keliling basah penampang. Sebagai pedoman kd mempunyai rentang antara 0,1 sampai 0,5/hari untuk badan air dalam (> 1,5 m), dan 0,5 sampai 3,0 /hari untuk badan air dangkal (< 1,5 m) (Thomann, 1987). Menurut Weight and Mc Donnel (1979) rentang kd antara 0,08- 4,24/hari untuk debit antara 0,13 – 243 m3/dt dan kedalaman sungai antara 0,3 – 10 m. Dari data tersebut juga telah dikembangkan hubungan kd pada 20oC dengan debit alirannya seperti pada persamaan 22, dan pada Tabel 3 dan 4 tertera tipikal beban buangannya. kd = 10Q −0, 49
(22)
Weight and McDonnel, (1979) juga mengemukakan, bahwa pada debit aliran lebih dari 23 m3/dt, kd akan konsisten dengan laju oksidasi kd dari uji laboratorium. Beberapa hasil penelitian yang menjelaskan tentang besarnya beban BOD dari setiap jenis sumber kegiatan dibedakan menurut tingkat kemajuan suatu negara, jumlah sarana pembuangan limbah yang dimiliki oleh suatu daerah atau kawasan, dan jenis kegiatan seperti domestik atau industri. Pada negara maju atau daerah bersarana pembuangan air limbah mempunyai emisi buangan yang lebih besar
26
dibandingkan negara berkembang atau daerah yang tidak memiliki sarana. Hal ini karena fungsi sarana adalah alat pengumpul yang dapat mengisolasi limbah dalam jumlah besar. Tabel 3. Tipikal emisi beban buangan domestik Air buangan / orang (m3/orang.hari)
CBOD/ orang (g/orang.hari)
Amerika Serikat
0,57
125
Konsentrasi CBOD (mg/l) 220
Negara.berkembang
0,19
60
320
Negara
Sumber : Chapra (1997) Tabel 4. Perkiraan beban emisi BOD5 dari buangan domestik Industri dan proses Daerah yang mempunyai saluran pembuangan limbah Daerah tanpa sarana pembuangan limbah Sumber : Djajadiningrat (1982).
Volume air limbah (m3/orang.tahun) 73
BOD5 (kg/orang.tahun) 19,7
7,3
6,9
Tabel 5. Karakteristik emisi buangan rumahtangga Variabel
Satuan
Debit rerata harian Galon/orang.hari BOD mg/l NBOD mg/l Total Nitrogen mg/l N Organik Nitrogen mg/l N Sumber : Thomann (1972) Tabel 6. Karakteristik emisi buangan industri Q rerata Industri Satuan (gal/unit) Gula ton 3.000 Susu 1.000 lb. 195 Tekstil 100 lb 450 Kemasan 1.000 lb. 1.350 Sumber : Eckenfelder (1986)
Rerata
Irnterval
125 180 220 50 20
100-200 100-450 15-100 5-35
BOD rerata (lb/unit) 15,5 1,7 1,2 12,5
SS rerata (lb/unit) 51,2 0,5 12
27
Oksigen terlarut (DO) jenuh Perairan yang jernih oksigen terlarutnya bisa mendekati jenuh. Nilai kejenuhan oksigen di dalam air tergantung pada suhu, salinitas, dan terkanan udara. Namun karena adanya limbah organik yang masuk dan teroksidasi oleh miroorganisme maka konsentrasi oksigen di dalamnya akan mengalami penurunan sebesar oksigen yang digunakan untuk proses dekomposisi organik tersebut. Oleh karena itu terjadinya keseimbangan oksigen terlarut sangat ditentukan oleh beberapa faktor yang mempengaruhinya. Daya serap oksigen oleh badan air lebih kecil dari kebutuhan oksigen untuk proses dekomposisi, perairan akan mengalami kondisi anaerobik, sebaliknya bila daya serap oksigen sama atau lebih besar dari kebutuhan oksigen untuk proses dekomposisi, perairan akan terjaga dalam kondisi aerobik. Dekomposisi organik pada kondisi anaerobik akan mengalami pembusukan dan menimbulkan bau dan gas oleh karenanya proses ini tidak disukai. Sumber oksigen dalam perairan sungai antara lain berasal dari, 1)
reoksigenasi dari atmosfeer
2)
fotosintesis dari pitoplankton dan tumbuhan akuatik lainnya
3)
DO dari anak sungai atau efluen lain yang masuk ke dalam sungai penerima
Kehilangan oksigen (sink) antara lain berasal dari 1)
proses dekomposisi organik di dalam perairan sungai
2)
kebutuhan oksigen sedimen (SOD)
3)
respirasi tanaman
4)
nitrifikasi
Reoksigenasi Mekanisme transfer oksigen dari atmosfer ke dalam perairan mengikuti hukum Henry yaitu gas yang terlarut dalam suatu volume air pada suhu konstan, berbanding langsung dengan tekanan gas yang ada di permukaan air tersebut. Hal ini juga berlaku untuk oksigen terlarut dalam air.
28
ρ = He.Cs
(23)
Keterangan : ρ = tekanan parsial dari O2 (mmHg) Cs = konsentrasi DO jenuh (mg/l) He = konstanta Henry (mmHg/mg.l) Dalam Chapra (1997), persamaan ini dikembangkan dan dipakai dasar perhitungan di perairan sungai pada suhu 20oC oleh : O'Connor's & Dobbins (1956)
v 0,5 k a = 3,93 1,5 H
Churchill
k a = 5,03
(1962)
Owen's and Gibbs
ka = 5,32
(1964)
(24)
v
(25)
H 1, 67 v 0,67 H 1,85
(26)
Untuk suhu lain, harga ka mengikuti perasamaan vant Hoff-Arrhenius, (ka )T = (ka ) 20θ T − 20
(27)
Tabel 7. Rentang nilai H dan v untuk formula O'Connor-Dobbins, Churchill, serta Owens and Gibbs Parameter O'Connor-obbins H (m) 0,30-9,14 v (m/dt) 0,15-0,49 Sumber : Chapra (1997).
Churchill 0,61-3,35 0,55-1,52
Owens and Gibbs 0,12-0,73 0,03-0,55
Fotosintesis dan Respirasi Fotosintesis dan respirasi tanaman sangat berarti dalam mengatur jumlah oksigen di perairan dengan perantara sinar matahari. Secara sederhana proses tersebut dapat dijelaskan melalui reaksi : fotosintesis 6CO2 + 6H2O
6CH2O+6O2 respirasi
(28)
29
Namun tahapan reaksi yang sangat rumit akan terlibat dalam proses berikutnya. Proses ini melibatkan karbon dioksida dan oksigen atmosfer yang larut dalam perairan. Fotosintesis tumbuhan ganggang dengan bantuan sinar matahari memetabolisme karbon dioksida menghasilkan oksigen. Kehadiran hara dan sinar matahari yang berlimpah merangsang metabolisme ganggang untuk memproduksi banyak oksigen, sehingga perairan kelewat jenuh, c > cs. Namun demikian kondisi ini tidak selalu baik untuk perairan, sebab kerugian akibat melimpahnya pertumbuhan ganggang sering lebih berat daripada manfaat oksigen yang dihasilkan. Hal ini mengingat, ganggang selalu melibatkan produk metabolisme bakteri yang membutuhkan oksigen (Cornell and Miller, 1995). Bila tidak ada sinar matahari, ganggang memperoleh energinya dari proses katabolisme secara mandiri, sehingga reaksi berbalik arah. Reaksi ini cenderung mengkontribusi kebutuhan oksigen dibandingkan menyediakan oksigen. Perbedaan katabolisme ganggang selama hari terang dan hari gelap menghasilkan variasi diurnal oksigen terlarut dan diikuti pertumbuhan ganggang yang lebat. Konsentrasi oksigen mencapai puncaknya pada jam 2-4 sore kemudian menurun hingga ketingkat paling rendah sebelum matahari terbit. Sayangnya oksigen yang dihasilkan pada siang hari tidak dapat dimanfaatkan pada malam hari karena segera dilepas ke atmosfer untuk menjaga keseimbangan. Produk oksigen dari proses fotosintesis dan oksigen yang dilepas untuk proses respirasi dinyatakan dalam persamaan 29 & 30 berikut ; Fotosintesis : P=
Olf − Oli t
Keterangan : Olf = konsentrasi oksigen botol terang akhir (mg/l) Oli = konsentrasi oksigen botol terang awal (mg/l) t = waktu pengukuran (jam)
(29)
30
Respirasi : R=
Odi − Odf
(30)
t
Keterangan : Odi = konsentrasi oksigen dark botol gelap awal (mg/l) Odf = konsentrasi oksigen dark botol gelap akhir (mg/l) Kebutuhan Oksigen Sedimen (SOD atau Sb) Buangan limbah terendapkan dapat menghasilkan formasi endapan lumpur. Endapan ini terjadi pada kondisi aliran rendah, kecepatan rendah, sehingga tidak ada gerusan sedimen. Bila endapan ini terjadi pada perairan yang dalam, kondisi anaerobik akan terjadi. Dekomposisi anaerobik tersebut menghasilkan gas CO2, CH4, dan H2S. Bila produksi gas dalam jumlah besar, dapat mengapungkan lumpur dasar sungai. Kejadian ini disamping merusak estetika sungai juga dapat mengakibatkan berkurangnya oksigen terlarut di dalam badan air. Pengurangan oksigen terlarut di badan air juga dapat terjadi karena adanya dekomposisi aerobik pada lapisan sedimen dasar sungai. Pada sungai proses ini terjadi saat permukaan air rendah. Sebaliknya pada saat air tinggi, penggerusan endapan akan terjadi sehingga dasar sungai akan bersih kembali. Kebutuhan oksigen sedimen tidak selalu terjadi secara langsung, karena adanya buangan domestik maupun industri. Limbah organik kadang-kadang dapat menumbuhkan bakteri filamentous yang melekat misalnya sphaerlitus yang membutuhkan oksigen. Disamping itu dapat juga terjadi dengan adanya kematian tumbuhan akuatik berakar, detritus dari limpasan yang mengandung sedimen organik. Menurut rumus Streeter-Phelps besarnya Sb dapat diperoleh melalui persamaan Sb = 1,3k s H w Lw Keterangan : ks = konstanta kecepatan pengendapan partikel (1/hari) Hw= kedalaman air (m)
(31)
31
Lw = BOD partikulat puncak (mg/l), vs organik karbon =0.2 m/hari (Chapra, 1997). Tabel 8. Kebutuhan SOD=Sb untuk jenis-jenis lumpur SOD (g O2/m2.hari) 20oC Tipe dasar sungai Rentang Rata-rata 2 Sphaerolitus (10g bobot kering /m ) 7 Lumpur efluen pemukiman 2-10 4 Lumpur muara 1-2 1,5 Dasar sungai berpasir 0,2-1,0 0,5 Dasar sungai bermineral 0,05-1 0,07 Sumber : Chapra (1997). Kebutuhan Osigen Nitrifikasi Reaksi tahap pertama dari BOD karbon bila diteruskan hingga pada tahap kedua akan mengalami proses nitrifikasi yaitu adanya oksidasi dari gugus nitrogen organik di dalam air sebagai BOD nitrogen, seperti pada Gambar 5. 9
8
NBOD
BOD (mg/l)
7
6
5
4
3
CBOD
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
t(hari)
Gambar 5. Kurva NBOD DAN CBOD Produk dekomposisi antara dari protein adalah asam amino, amida, dan amin juga hadir beberapa tingkat. Protein dihancurkan dengan proses hidrolisis menjadi asam amino. Amonia mempunyai kelarutan tinggi, kombinasi dengan ion hidrogen akan membentuk ion ammonium dan mempunyai kecenderungan untuk menaikkan pH air. Dalam rentang pH netral semua amonia hadir dalam bentuk ammonium dan dalam pH tinggi dalam bentuk gas. Dekomposisi bakteri heterotropik adalah tipe reaksi pada tahap ke dua dari deoksigenasi biologis dalam perairan alam. Perubahan amonia menjadi nitrat dikenal dengan istilah nitrifikasi (Gaudy and Gaudy, 1980).
32
Tahap pertama, bakteri nitrosomonas mengubah ion ammonium (NH4+) menjadi nitrit. NH4+ + 1,5O2
Nitrosomonas
2H+ + H2O + NO2-
(32)
Di dalam reaksi ini diperlukan 3,43 g oksigen untuk oksidasi 1 g nitrogen menjadi nitrit (NO2-). Pada tahap kedua bakteri Nitrobacter mengubah nitrit menjadi nitrat NO2- + 0,5gO2
Nitrobacter
NO3-
(33)
Kecepatan pertumbuhan kedua bakteri ini umumnya lebih lambat dari bakteri heterotropik. Konversi dari nitrit ke nitrat lebih cepat dibandingkan konversi dari ammonium ke nitrit. Akibatnya konsumsi substrat pada tahap ke dua hampir 3 kali dari konsumsi tahap pertama. Jumlah konsumsi O2 yang diperlukan setiap tahap adalah ; Konsumsi oksigen nitrifikasi dari ammonium (roa ) roa = 1,5(32)
=
3,43 g O/g N
(34)
=
1,14 g O/g N
(35)
14 Konsumsi oksigen nitrifikasi dari nitrit (roi ) ) roi = 0,5(32) 14 Dengan demikian oksigen total yang diperlukan dalam proses nitrifikasi adalah 4,57 g oksigen per nitrogen amonia yang dioksidasi menjadi nitrat. Oleh karena oksidasi nitrogen amonia membutuhkan 4,57 g oksigen, maka nilai NBOD dapat diestimasikan dengan persamaan ; LN = 4,57 TKN
(36)
Berlangsungnya nitrifikasi tergantung pada beberapa faktor disamping keberadaan amonium. Faktor penting yang mempengaruhi adalah ;
33
1)
keberadaan bakteri nitrifikasi dalam jumlah cukup. Pada sungai dangkal dan berbatu memberi cukup substrat untuk tumbuh efektif.
2)
pH optimum (sekitar 8) cenderung menetralisir asam yang diproduksi
3)
oksigen terlarut di atas 1-2 mg/l
BOD Perairan Distribusi BOD di sepanjang aliran sungai bisa berasal dari sumber pencemar titik dan sumber pencemar menyebar pada aliran seragam (uniform-flow) atau aliran tidak seragam (non uniform-flow). Distribusi BOD dari sumber pencemar titik pada aliran seragam telah dibahas dalam persamaan 20. Distribusi BOD dari sumber menyebar bisa berasal dari limpasan permukaan, sedimen, pitoplankton, air lindi. Nilai BOD pada ruas sejauh x dinyatakan dalam persamaan (37) SL L = (1 − e − kr .t ) Jadi total nilai BOD pada ruas sejauhkrx dari sumber titik dan meyebar (SL) adalah; L = L0e − kr .t +
SL (1 − e − kr .t ) kr
(38)
SL (mg/l.hari)
0
X=v.t SL/k r
L
9 8 7 6
L
5 4 3 2 1 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
t
Gambar 6. Beban dan respon BOD dari sumber menyebar (Chapra, 1997) Keterangan : SL fotosintesis, respirasi, dan sedimen (mg/l.hari)
34
Defisit Oksigen (D) Defisit oksigen (D) di sepanjang aliran sungai bisa berasal dari sumber pencemar titik dan sumber pencemar menyebar di dalam aliran seragam (uniformflow) atau aliran tidak seragam (non uniform-flow). Distribusi defisit oksigen dapat dijelaskan dari lengkung oksigen terlarut Streeter-Phelps (Gambar 7 dan 9.) Defisit oksigen sumber pencemar titik Defisit oksigen awal (Do) terjadi pada lokasi efluen sumber pencemar titik akibat beban buangan bahan organik yang berlebihan. Defisit oksigen ini berlanjut ke arah hilir mengikuti proses biokimia ordo pertama. Selama kebutuhan oksigen dalam proses dekomposisi bahan organik tidak melebihi kapasitas asimilasinya, keberadaan oksigen terlarut di dalam air tetap tinggi sehingga sejumlah populasi dari tumbuhan akuatik maupun ikan masih bisa ditemukan. Jika pertambahan limbah organik tetap berlanjut, kapasitas asimilasi
sungai
terlampaui
sehingga
sungai
kehilangan
kemampuan
asimilasinya dan oksigen terlarut dalam air turun bahkan mencapai titik kritis, tc (Gambar 7). Jika DO sungai habis, perairan dalam kondisi anaerobik. Pesamaan defisit oksigen : kd L0 (e − kr .t − e − ka.t ) ka − kr
D = D0e − ka.t +
Sumber pencemar titik
9
8
Oksigen terlarut (mg/l)
1)
Defisit awal (Do)
(39)
DO saturasi, DOs Defisit, D
7
6
5
titik kritis
4
Konsentrasi DO
3
recovery
degradasi tc
2
1
0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
w aktu (hari)
Gambar 7. Kurva oksigen sag dari sumber pencemar titik
35
Keterangan : D0 = defisit oksigen awal (mg/l) ka = konstanta kecepatan reoksigenasi (1/hari) t = x/v = waktu aliran (hari) Defisir Oksigen Dari Sumber Pencemar Menyebar Defisit oksigen dari sumber pencemar menyebar dijelaskan pada Gambar 8. Persamaan defisit oksigennya adalah kd S L kd S L (1 − e − ka.t ) − (e − kr .t − e − ka.t ) kr ka kr (ka − kr
D=
(40)
Sumber menyebar
mg/l
7 6 5
L
4 3 2 1 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
t t (hari)
saturasi
9
8
7
D
6
O (mg/l)
2)
5
4
3
Os-D
2
1
0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
Gambar 8. (a) Respon BOD (b) Respon oksigen t (hari)
Sumber pencemar meyebar dari efek fotosintesis, respirasi, sedimen dikenal sebagai no flow sources yaitu sumber pencemar tidak berdebit dan tidak signifikan menambah debit campuran sungai. Persamaan defisit oksigen akibat efek ini dinyatakan dalam persamaan 41
36
D=
− P + R + ( Sb / H ) (1 − e − ka.t ) ka
(41)
Keterangan : P = kecepatan fotosintesis fitoplankton (mg/l.hari) R = kecepatan respirasi fitoplankton (mg/l.hari) Sb= kecepatan penggunaan oksigen sedimen (g/m2.hari) H = kedalaman air (m) Distribusi Debit (Q)
Rumus O'Connor (1976), untuk debit yang semakin meningkat adalah ; Q = Q0 + qx
(42)
atau q=
Q − Q0 x
(43)
Keterangan : Q Q0 q x
= debit sungai pada jarak x = debit sungai awal (m3/dt) = kemiringan debit terhadap jarak (m3/dt.km) = jarak yang ditinjau (km)
Distribusi BOD (SL) pada aliran tak seragam Persamaan untuk SL rerata pada debit meningkat adalah :: SL =
Qx Lx − Q0 L0 q( x − x0 )
(44)
Model Streeter-Phelps
Persamaan BOD (L) : L = L0e − kr .t + (a) titik
SL (1 − e − kr .t ) kr (b) menyebar
(45)
37
Persamaan Defisit Oksigen (D) : (a) defisit oksigen titik
D = D0e − ka.t +
kd L0 − P + R + ( Sb / H ) (1 − e− kr .t − e− ka.t ) + (1 − e − ka.t ) ka − kr ka
(b) BOD titik
(c) defisit menyebar
k n Lo (1 − e − kn.t − e − ka.t ) ka − kn kd S L k S + d L (1 − e − ka.t ) − ( (e− kr .t − e− ka.t ) kr ka kr (ka − kr )
+
(46)
(d) BOD menyebar
DO = Dsat − D
(47)
Penerapan Model
Hidrogeometri Terdapat 4 ruas sungai yang mempunyai sifat hidrogeometri yang berbeda yaitu ruas1-3 (Cisarua – Bendung Air Katulampa), ruas3-6 (Bendung Katulampa – Depok), ruas6-8 (Depok – Manggarai), dan ruas 8-9 (Manggarai-Pejompongan). Ruas1-3 berciri : a)
Kemiringan dasar saluran curam, beraliran deras dan dangkal
b)
Penampang sungai melebar secara gradual ke arah hilir.
c)
Kecepatan air relatif konstan meskipun terjadi peningkatan debit ke hilir.
Ruas3-6 berciri : a)
Kemiringan dasar saluran landai, beraliran sedang dan agak dalam
b)
Penampang sungai bervariasi dan berkelok secara perlahan ke arah hilir.
c)
Kecepatan aliran konstan meskipun terjadi peningkatan debit ke arah hilir.
Ruas6-8 berciri : a)
Kemiringan dasar saluran mendatar, beraliran lambat dan dalam
b)
Penampang sungai relatif konstan ke arah hilir.
c)
Kecepatan aliran konstan meskipun terjadi peningkatan debit ke arah hilir.
38
Ruas8-9 berciri a)
Kemiringan dasar saluran mendatar, beraliran tenang dan dalam
b)
Penampang sungai relatif konstan ke arah hilir.
c)
Kecepatan aliran konstan meskipun terjadi peningkatan debit ke arah hilir.
Kualitas Air Terdapat kecenderungan pola distribusi peningkatan konsentrasi BOD disertai penurunan konsentrasi DO ke arah hilir (PPA, 1979, dan Saeni, 1986) (Gambar 9). Berdasarkan karakteristik kuantitas dan kualitas ini, maka perenapan model distribusi BOD dan DO yang sesuai adalah model kualitas air aliran tidak seragam. Beberapa asumsi yang digunakan untuk aliran tidak seragam adalah ; 1)
nilai v, t, H, dan k adalah rata-rata dari nilai observasi setiap titik pengukuran masing-masing ruas sungai
2)
nilai q, dan SL dihitung berdasarkan pers 21 & 22 untuk setiap ruas sungai.
3)
nilai BOD (L) model di setiap titik mengikuti persamaan 29, dari hasil perhitungan parameter sebelumnya.
4)
nilai Defisit Oksigen (D) model setiap titik mengikuti persamaan 30, dari hasil perhitungan parameter sebelumnya.
5)
parameter-perameter model tersebut disusun dalam sebuah tabel sedemikian dan menghasilkan nilai BOD dan defisit oksigen (D) setiap titik secara reciprocal. Berikut adalah kurva kecenderungan kualitas air Sungai Ciliwung parameter
DO-BOD di titik Gadog, Jembatan Situduit, dan Pintu Air Manggarai hasil penelitian Direktorat PPA (1979) dan Saeni (1986). Dari Gambar kurva tersebut memperlihatkan adanya kecenderungan nyata kenaikan nilai BOD dan penurunan konsentrasi DO kea rah hilir.
39 25 20 15
BOD5
10 5
DO 0 Gadog
Satuduit
Manggarai Lo kasi
Gambar 9. Variasi nilai BOD dan DO di Sungai Ciliwung (PPA, 1979 dan Saeni, 1986). Eksistensi Mikrobiologi di Perairan
Menurut Rittmann (2001), spesies bakteri di dalam ekosotem perairan memilki peran penting dalam mentransformasi bebrbagai jenis polutan anorganik dan organik ke dalam bentuk mineral yang tidak berbahaya untuk dimanfaatkan kembali. Kemampuan bakteri untuk mengoksidasi bahan kimia organik hasil sintesis industri maupun dari produk alami dapat dilakukan melalui proses biologis atau normal atau melalui proses pengolahan air limbah. Konversi bahan organik melalui proses anaerobic menghasilkan gas metan yang dapat dimanfaatkan sebagai energi sedang melalui proses aerobic menghasilkan gas karbon dioksida untuk proses fotosintesis tanaman air. Konversi bahan organik seperti amoniak atau nitrat menghasilkan gas nitrogen sebagai unsur penting udara. Namun demikian tidak semua fungsi bakteri bermanfaat bagi manusia, karena sebagian besar diantaranya berupa bakteri pathogen. Oleh karena itu, diperlukan kombinasi antara upaya perlindungan penyakit dan pemanfaatannya untuk membersihkan polutan di dalam badan air dan tanah. Faktor-faktor yang mempengaruhi keberadaan bakteri antara lain suhu, pH, tekanan parsial oksigen dan tekanan osmosis. Klasifikasi bakteri berdasarkan suhu dibedakan kedalaman empat kelompok yaitu; Psychrophile (-5 – 20oC), Mesophile (8-45oC), Thermophile (40-70oC), Hyperthermophile (65-110oC). Pada selang suhu yang lebih tinggi, laju pertumbuhan maksimum lebih tinggi dibandingkan dengan
40
spesies bakteri dengan selang suhu rendah. Apabila selang suhu ini dilampaui maka laju pertumbuhan akan turun cepat sebagai akibat dari terjadinya denaturasi protein bakteri. Menurut Odum (1971), kebanyakan spesies bakteri tumbuh optimum pada kisaran pH 6-8. Kinetika laju pertumbuhan bakteri menjadi hal yang sangat esensiil bagi keperluan dasar teknologi sistem pengolahan air limbah maupun bagi pemahaman perilaku bakteri itu sendiri di alam. Dalam Eckenfeder (1986), pemahaman tersebut dipelopori oleh Michaelis-Menten (1913) dalam teori reaksi enzim. Untuk menjelaskan laju pertumbuhan dan pemakaian substrat oleh mikroorganisme dapat dilihat dalam Rittmann (2001) yang dikemukakan oleh Monod (1940). Hubungan antara laju pertumbuhan bakteri pada konsentrasi substrat terbatas di jelaskan dalam persamaan 48 µsyn = (1/xa.dxa/dt)syn = µ^ .S/(K+S)
(48)
Keterangan : µ xa t S µ^ K
= = = = = =
laju pertumbuhan spesific akibat proses sintesis(1/hari). konsentrasi biomassa aktif (mg/l) waktu (hari) konsentrasi substrat pada laju pemakian substrat terbatas (mg/l) laju pertumbuhan spesifik maksimum (1/hari) konsentrasi subtrat pada saat ½ laju pertumbuhan maksimum (vm)
Persamaan ini menunjukkan transisi kurva laju pertumbuhan bakteri yang halus dan mengikuti orde pertama pada konsentrasi substrat rendah orde nol pada konsentrasi substrat tinggi. Gambar 10, menunjukkan hubungan µ dengan S dan µ = µ^/2 pada K = S. Persamaan 48 sebagian besar berupa pendekakatan yang banyak dipakai untuk menjelasakan kepentingan.
sistem
pertumbuhan
mikroorganisme
bagi
berbagai
macam
41
Gambar 9a. Skema proses sintesis dan laju pertumbuhan spesifik tergantung pada konsentrasi substrat. Pada S = 20 K, µsyn = 0,95µ^ Gambar 9a juga menunjukkan hubungan v terhadap S dan µ dapat bernilai negatif apabila S tidak mencukupi. Pada teknologi lingkungan persamaan 48 ini dikembangkan untuk tujuan menghitung penyisihan substrat (BOD) melalui persamaan hubungan laju pertumbuhan biomassa terhadap laju pemakaian substrat yang dinyatakan dalam persamaan 49 berikut. .rut = qS.xa/(K+S)
(49)
Keterangan : rut = laju pemakaian substrat atau penyisihan BOD (mg/l.hari) q = laju pemakaian substrat spesifik maksimum (mgsubtrat/(mgbiomass/hari) Hubungan pemakaian substrat dan pertumbuhan biomassa adalah : µ^ =q^Y Keterangan : Y = yield hasil sintesis sel (mgbiomassa/mgsubstrat).
(50)
KEADAAN UMUM DAERAH ALIRAN SUNGAI CILIWUNG
Hidrogeometri Sungai Topografi DAS Ciliwung pada bagian hulu merupakan daerah perbukitan dengan ketinggian puncak yang berlokasi di daerah Telaga Warna sekitar 1.275 m di atas permukaan laut (dpl).
Ke arah hilir topografi ini menurun pada ruas-ruas
sungainya dengan kemiringan masing-masing sekitar 15% sampai di Katulampa, 5% sampai di Depok dan 0,3% sampai ke Pejompongan. Menurut tingkat ketinggian dari Mohr, DAS Ciliwung dibagi menjadi : 1)
Daerah pegunungan dengan ketinggian 1.000-1.800 m dpl
2)
Daerah berbukit dengan ketinggian 200-1.000 m dpl
3)
Daerah dataran rendah, dengan ketinggian 0-200 m dpl .
1500
Cisarua
m dpl
1000
Gadog
500
Bogor Cibinong 90 0
90 0 2/ 9/1
90 0
90 0 2/ 7/1
2/ 8/1
90 0 2/ 6/1
90 0 2/ 5/1
90 0
90 0 2/ 4/1
90 0 2/ 2/1
2/ 3/1
1/ 31 / 19 00
2/ 1/1
1/ 29 / 19 00
1/ 30 / 19 00
1/ 26 / 19 00
1/ 27 / 19 00
1/ 28 / 19 00
1/ 24 /1 90 0
1/ 25 /1 90 0
1/ 22 /1 90 0
1/ 23 /1 90 0
1/ 20 /1 90 0
1/ 21 /1 90 0
1/ 18 / 19 00
1/ 19 / 19 00
1/ 15 / 19 00
1/ 16 / 19 00
1/ 17 / 19 00
1/ 13 /1 90 0
1/ 14 /1 90 0
1/ 11 /1 90 0
1/ 12 /1 90 0
90 0
90 0
90 0
90 0
90 0
1/ 10 /1 90 0
1/ 9/1
1/ 8/1
1/ 6/1
1/ 7/1
1/ 5/1
90 0
90 0 1/ 3/1
1/ 4/1
90 0
90 0 1/ 2/1
1/ 1/1
1/ 0/1
90 0
0
Lokasi
Gambar 18. Titik-titik ketinggian DAS Ciliwung (PUSDI PSL, 1979) Pada ruas Kebun Teh-Katulampa mengalir beberapa anak Sungai Ciliwung antara lain Cipalayang, Cijambe, dan Ciesek. Pada ruas Katulampa-Depok mengalir anak sungai Cipakancilan, Ciparigi dan Cikumpa. Sedang pada ruas DepokPejompongan mengalir anak sungai Condet, Manggarai, dan Minangkabau.
63
Panjang keseluruhan Sungai Ciliwung lebih kurang 130 km, mengalir melalui Kabupaten Bogor, Kotamadya Bogor, Kota Depok, dan DKI-Jakarta. Sungai ini berhulu di Gunung Mandalawangi dan bermuara di Laut Jawa dan dilengkapi dengan Bendung Katulampa yang megalirkan air Ciliwung ke Timur untuk mengairi tanah pertanian di Kecamatan Kedunghalang, Cibinong dan Cimanggis (Gambar 19). DAS ini mempunyai pengaruh besar terhadap daerah pertanian, perindustrian, dan kebutuhan rumahtangga bagi daerah-daerah yang dilaluinya (Saeni, 1986). Debit bulanan minimum, rata-rata, dan maksimum di Bendung Katulampa yang tercatat dari tahun 1983-1996 berturut turut 2,29 m3/dt (Agustus 1987), 13,84 m3/dt , dan 100 m3/dt (Januari 1996). Luas Daerah Aliran Sungai (DAS) Ciliwung 61.140 ha meliputi empat wilayah administrasi (Saeni, 1986) yaitu ; 1)
Kabupaten Bogor, yang terdiri dari Kecamatan-Kecamatan Cisarua, Ciawi, Bojong Gede, Cibinong
2)
Kotamadya Bogor, yang terdiri dari Kecamatan-kecamatan Bogor Utara, Timur, Selatan, dan Barat.
3)
Kota Administrasi Depok
4)
DKI-Jakarta, yang terdiri dari wialayah Jakarta Timur, 1akarta Selatan, Jakarta Pusat, dan Jakarta Utara. Menurut administrasi kehutanan, DAS ini terletak dalam Kesatuan Pemangku
Hutan (KPH) Bogor-Jakarta dengan batas-batasnya sebagai berikut : 1)
Sebelah Barat dengan DAS Cisedane
2)
Sebelah Timur dengan DAS Cimandiri
3)
Sebelah Utara dengan Laut Jawa
4)
Sebelah Selatan dengan punggung Pegunungan Kendeng, Gunung Salak, dan Gunung Pangrango (Direktorat PPA, 1979).
64
Gambar 19. Peta DAS Ciliwung
65
Iklim Berdasarkan klasifikasi Schmidt & Ferguson (1951), DAS Ciliwung termasuk tipe hujan A,B,C, dan D. Tipe hujan terdapat di daerah pegunungan dan perbukitan di daerah hulu. Sedangkan tipe B, C, dan D terdapat di daerah tengah dan hilir yang merupakan dataran rendah. Curah hujan di daerah hilir berkisar antara 1500-3000 mm dan di bagian Utara Kabupaten Bogor berkisar antara 3.000-3.500 mm. Di daerah tengah cutah hujan berkisar antara 3.500-7.000 mm per tahun. Bulan-bulan kering di daerah hilir terjadi pada bulan Juni sampai September, sedangkan di daerah tengah dan hulu tidak terdapat bulan kering. Curah hujan ini ditampung oleh anak-anak sungai Ciliwung. Keadaan pola hujan umumnya mengikuti pola musim yang dapat dibedakan jelas antara musim hujan dan musim kemarau. Musim kemarau terjadi antara bulan Oktober-Mei, sedang musim kemarau antara bulan Juni-September. Perbedaan antara jumlah curah hujan di musim hujan dan musim kemarau tidak terlampaui besar. Dibagian tengah curah hujan pada musim kemarau relatif (Direktorat PPA, 1979).. Penduduk Ditinjau dari jumlah dan kepadatan rata-rata penduduk di wilayah DAS Ciliwung sangat beragam. Penduduk Kabupaten Bogor berjumlah 3.945.000 jiwa, dengan kepadatan 3.440 jiwa/km2 (2005). Perincian jumlah penduduk di wilayah DAS Ciliwung dan termasuk dalam Kabupaten Bogor dan tertera pada Tabel 14. Tabel 14. Jumlah penduduk Kabupaten Bogor yang berada dalam DAS Ciliwung Luas (km2) Cisarua 63,72 Ciawi 23,18 Bojong Gede 55,61 Cibinong 42,49 Sumber : BPS Kabupaten Bogor, 2005 Kecamatan
Jumlah Penduduk (jiwa) 90.014 78.792 199.544 207.763
Kepadatan rata-rata per km2 1.426 3.129 3.588 4.889
66
Penduduk Kotamadya Bogor berjumlah 834.000 jiwa (2005),
dengan
kepadatan 38.661 jiwa/km2 perincian seperti tertera pada Tabel 15, sedang penduduk Kota Depok berjumlah 1.313.495 jiwa (2005) dengan perincian seperti tertera pada Tabel 16. Tabel 15. Jumlah penduduk Kota Bogor yang berada dalam DAS Ciliwung Luas Jumlah Penduduk Kepadatan rata-rata Kecamatan 2 (km ) (jiwa) per km2 Bogor Utara 17,72 149.578 8.441 Bogor Tengah 6.13 83.176 13.569 Bogor Barat 12.85 105.421 8.204 Bogor Timur 10.15 86.978 8.569 Sumber : BPS Kota Bogor, 2005 dan analisis peneliti. Kota Depok adalah satu daerah pemekaran wilayah administrasi Kabupaten Bogor yang berkembang pesat seiring dengan masuknya institusi pendidikan tinggi seperti Universitas Indonesia dan fungsi utamanya sebagai kota penyangga ke dalam wilayah Depok. Berbagai infrastruktur dibangun untuk mengimbangi laju pertumbuhan penduduk yang sangat pesat. Kepadatan penduduk sangat beragam, mulai dari 699 jiwa/km2 sampai lebih dari 2.623 jiwa/km2. Perincian jumlah penduduk yang berada di wilayah DAS Ciliwung tertera pada Tabel 16 Tabel 16. Jumlah penduduk Kota Depok yang berada dalam DAS Ciliwung Jumlah Penduduk Kepadatan rata-rata Luas Kecamatan (jiwa) per km2 (km2) Pancoran Mas 19,7 247.426 1.256 Beji 16,3 427.581 2.623 Sukmajaya 32,7 293.386 897 Cimanggis 51,1 357.204 699 Sumber : BPS Kota Depok, 2005 Wilayah
DKI-Jakarta sudah sangat padat dengan pemukiman, sehingga
masalah penduduk merupakan persoalan utama wilayah ini. Jumlah dan kepadatan penduduk yang sudah jenuh mengakibatkan persoalan tarhadap tata ruang, fungsi lahan tidak sesuai lagi dengan peruntukkannya. Jalur hijau yang seharusnya untuk daerah resapan kini banyak dimanfaatkan untuk kepentingan komersial, real estate
67
dan lainnya yang bersifat permanen. Perubahan fungsi tersebut telah mengakibatkan persoalan banjir dan pencemaran lingkungan yang melanda hampir setiap tahun. Kerugian finansial sekitar Rp 7 triliun akibat banjir bandang pada tahun 2007 telah membawa dampak sosial ekonomi yang sangat besar. Perincian jumlah dan kepadatan penduduk tertera pada Tabel 17. Tabel 17. Jumlah penduduk DKI-Jakarta yang berada dalam DAS Ciliwung Kotamadya
Luas (km2)
48,15 Jakarta Pusat 137,39 Jakarta Utara 145,730 Jakarta Selatan 197,41 Jakarta Timur Sumber : BPS DKI-Jakarta, 2005
Jumlah Penduduk (jiwa)
Kepadatan ratarata per km2
879.397 1.187.761 1.732.401 2.145.910
18.300 8.600 11.900 10.900
Industri Jenis industri yang berada di DAS Ciliwung dapat dikelompokkan menjadi 4 golongan, yaitu : a)
Industri pengolahan hasil pertanian. Jenis industri ini meliputi penggilingan padi, penggilingan tebu, penggilingan tapioca, penggilingan karet dan industri kayu.
b)
Kerajinan rakyat, meliputi pembuatan anyam-anyaman, kerajinan tanah liat, pande besi, dan lain-lain
c)
Industri makanan dan minuman
d)
Industri berat, meliputi perakitan mobil, pengecoran logam, perakitan mesin jahit, motor, elektronik dan lain-lain Jenis dan jumlah industri yang ada di DAS Ciliwung di Kota Bogor, Kabupaten
Bogor, Kota Depok dan DKI Jakarta pada tahun 2005 dapat dilihat pada Tabel 18, 19, 20 berikut.
68
Tabel 18. Jenis Industri di Kabupaten Bogor yang termasuk dalam DAS Ciliwung Jenis Industri Kecamatan Makanan/ PertuTekstil Obat Anyaman Batako Minumam kangan Kedung.Halang 35 8 4 26 8 26 Cibinong 13 6 4 230 10 30 Ciawi 4 5 2 87 23 40 Cisarua 4 0 0 40 5 13 Sumber : BPS dan Kantor Dinas Perindustrian Kabupaten Bogor, 2005 Tabel 19. Jenis Industri di Kota Depok yang termasuk dalam DAS Ciliwung Jenis Industri Kecamatan Makanan/ Tekstil Obat Anyaman Pertukangan Minuman Pancoran Mas 4 0 050 9 Beji 4 0 0 67 15 Sukmajaya 6 0 0 70 8 Cimanggis 8 7 3 90 43 Sumber : BPS dan kantor Dinas Perindustrian Kota Depok, 2005 Tabel 20. Jenis Industri di Kota Jakarta yang termasuk dalam DAS Ciliwung Penyebaran Jenis Industri Jak.Utara Jak. Barat Jak. Selatan Jak. Timur Makanan, Minuman 56 154 45 50 Tekstil, kulit, pakaian 30 187 190 20 Kayu 12 56 22 20 Kertas, percetakan 16 94 16 15 Kimia, karet, plastic 77 151 27 32 Barang bukan logam 4 55 48 23 Logam, mesin 50 109 21 21 Dasar dan logam 9 13 9 2 Sumber : BPS dan kantor Dinas Perindustrian Kota Jakarta, 2005 Sumber Pencemaran Organik Sumber pencemaran organik yang berhasil di himpun sebagian besar berasal dari buangan rumah tangga dan industri. Adapun jenis industri yang dominan menghasilkan buangan organik berasal dari industri tekstil. Indsutri ini menyumbang
69
2% buangan organik sedang 98% lainnya berasal dari buangan domestik. Lokasi beban buangan organik hasil observasi disajikan secara skematis seperti terlihat pada Gambar 20. Kualitas Air Sungai Ciliwung Rangkuman hasil penelitian Direktorat PPA 1979, Saeni 1982, dan Limnologi Lipi 2001, derajat kemasaman air (pH) DAS Ciliwung cenderung naik ke arah hilir. Kenaikan ini diperkirakan oleh kenaikan pengguna air di ke arah hilir oleh penduduk di sekitarnya seperti buangan sabun/detergen, limbah penduduk dan industri yang mengeluarkan basa-basa. Berdasarkan nilai-nilai oksigen terlarut, BOD5 dan NH3 (Tabel 16) perairan DAS Ciliwung di wilayah hulu tergolong belum tercemar, wilayah tengah tercemar ringan dan wilayah hilir tercemar berat. Dilihat dari kadar nitritnya pada umumnya DAS Ciliwung masih layak untuk air baku air minum. Tingginya kadar nitrit di lokasi Sempur (Bogor) diperkirakan disebabkan oleh buangan industri kulit dan buangan penduduk yang padat. Kadar nitrit di perairan ini telah melebihi batas aman untuk air baku air minum (1 ppm). Tabel 21. Kandungan beberapa sifat kimia air di perairan DAS Ciliwung Lokasi
pH
DO (mg/l)
BOD (mg/l)
NO2(mg/l)
6 4,8; 7 3,26 0,07 Gunung Mas Sigit 6; 7** 5,0 1,30 0,23; 0,025** Gunung Mas 7,61* 8,19* 0,0089* Gadog 7,78** 8,28** 0,033** Katulampa 6,5 3,6 3,97 1,67 Jembatan Sempur 6,5 3,6; 6,79* 5,06; 12,43* 0,45; ,0832* Jembatan Satuduit 7,42** 7,51** 0,071** Bojong Gede 6 4,8 4,35 0,15 Jembatan Depok 6,5 1,6; 2,36* 9,92; 21,61* 0,37; 0,1134* Pintu Air Manggarai Sumber : Direktorat PPA, 1979; Saeni, 1986*; Limnologi LIPI, 2001**
70
Nilai-nilai BOD dan oksigen terlarut yang tercatat dari hasil penelitian tersebut menjadi kurang informatif karena tidak didukung oleh besarnya aliran saat pengambilan contoh airnya. Namun demikian untuk penilaian sesaat dapat dinyatakan bahwa, telah terjadi kecenderungan yang menunjukkan adanya kenaikan BOD dan penurunan oksigen ke arah hilir sungai. Hal ini disebabkan oleh kenaikan buangan dari penduduk dan industri dari daerah sekitarnya dan adanya akumulasi pencemar di hulu. Penelitian
terakhir
oleh
widyo
(2006),
juga
menunjukkan
adanya
kecenderungan pola distribusi BOD dan DO yang sama dengan pola terdahulu, yaitu nilai DO yang cenderung tinggi di bagian hulu kemudian turun tajam di bagian hilir. Tabel 22. Kandungan beberapa sifat kimia air dan debit hasil observasi pH
Lokasi Kebun teh Jembatan Cilember Bd Katulampa Jembatan Sempur Cibinong Jembatan Depok Kalibata Pt Air Manggarai Pejompongan
BODu (mg/l) Mrt Aprl
O2 terlarut (mg/l) Mrt Aprl
Q (m3/dt) Mrt Aprl
Mrt
Aprl
6,7 6,7 6,9 6,5 7,1 6,8 6,6 6.5
6,0 6.8 6,4 6,3 6,8 6,7 5,5 4,5
3,28 4,42 3,63 6,77 6,41 7,37 6,28 6,69
3,31 4,79 4,23 6,27 8,92 10,16 21,19 21,20
8,10 8,10 8,10 7,79 7,79 7,63 2,43 2,10
7,79 7,79 7,35 7,88 7,55 7,43 2,95 1,77
1,05 1,75 3,38 3,49 5,40 6,50 10,88 14,00
0,50 1,00 1,38 1,73 1,98 2,13 2,63 4,80
6,2
3,7
7,43
21,86
1,90
0,98
14,88
5,50
Sumber : Penelitian, 2006. Perilaku pencemaran sungai oleh substansi tertentu memang tidak dapat diukur sesaat akan tetapi diperlukan pengamatan secara periodik dalam satu tahun. Dalam kurun waktu ini akan diperoleh gambaran jelas tentang debit aliran rata-rata, minimum dan maksimum yang dapat dijadikan patokan tingkat pengenceran terhadap substansi pencemar tersebut.
71
72
Analisis Aliran Rendah Distribusi frekuensi kejadian aliran yang dikembangkan secara statistik untuk analisis aliran rendah (low flow analysis) didasarkan atas data debit harian rata-rata Bendung Katulampa yang tersedia selama 14 tahun (Tabel lampiran 32) Prosentase kemungkinan (probabilitas) debit harian Qmin, Qrt dan Qmaks sama atau terlampaui selama satu tahun pada Gambar Lampiran 1 adalah sebagai berikut : Qmin = 2, 29 m3/dt dengan probabilitas 99,88% Qrt
= 13,84 m3/dt dengan probabilitas 54,78 %
Qmaks = 85,28 m3/dt dengan probabilitas 0.32 % Peraturan dan Perundangan : Terdapat dua peraturan dan perundangan yang dapat dijadikan acuan sebagai landasan dalam pengelolaan kualitas air Sungai Ciliwung yaitu : a)
Peraturan Pemerintah No 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air
b)
Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No Kep-35A/MENLH/7/1995 tentang Program Kali Bersih (Prokasih).
METODE PENELITIAN Tempat Penelitian Penelitian dilakukan di dua tempat yaitu di lapangan dan di laboratorium. Di lapangan lokasi pengambilan contoh air (data primer) dilakukan pada titik titik yang telah ditentukan yang diperkirakan dapat mewakili formulasi model kualitas air dari distribusi DO dan BOD di sepanjang Sungai Ciliwung. Peta Lokasi pengambilan contoh air terdapat pada Gambar 18. Analisis sifat sifat fisis-kimia air dilakukan di Laboratorium Kimia IPB. Pengumpulan Data Primer Titik-titik pengambilan contoh air dan pengukuran hidrometri sungai yang akan digunakan untuk membangun model kualitas air distribusi DO dan BOD ditentukan menurut ruas-ruas sungai yang diperkirakan mempunyai karakteristik aliran yang sama. Dengan berpegang pada asumsi bahwa kualitas air DAS Ciliwung menurun dan kuantitas airnya mengalami kenaikan ke arah hilir, pengambilan contoh air dibagi menjadi tiga ruas sungai yang terdiri dari 9 titik. Sedang 6 titik lainnya diambil pada anak-anak Sungai Ciliwung dan pada titik–titik setelah terjadi percampuran. ruas pertama di wilayah hulu meliputi Kebun teh, Jembatan Cilember, dan Pintu Air Katulampa, ruas kedua di wilayah tengah meliputi Pintu Air Katulampa, Jembatan Sempur, Cibinong, dan Jembatan Depok, sedang ruas ke tiga di wilayah hilir meliputi Jembatan Depok, Kalibata, Manggarai, dan Pejompongan. Untuk mengetahui hubungan antara beban buangan organik yang masuk (external stimuli) dan konsentrasi DO dan BOD (response) yang terdistribusi di dalam perairan Sungai Ciliwung (system) dilakukan identifikasi terhadap sumber-sumber pencemar organik yang menyebabkan terjadinya response DO dan BOD tersebut di sepanjang DAS Ciliwung.
74
Gambar 21. Peta lokasi pengambilan contoh air di Sungai Ciliwung.
75
Pengambilan contoh air dari hulu ke hilir terjadwal menurut laju aliran yang ditempuh selama kurang lebih 24 jam dimulai dari titik pertama di wilayah kebun teh sekitar pukul 4.30 pagi dan sampai di Pejompongan pukul 3.50 pagi hari berikutnya. Contoh air diambil dengan water sampler secara komposit di bagian tepi dan tengah penampang sungai. Pengambilan contoh air dan pengukuran hidrometri sungai dilakukan pada akhir musim hujan dan awal musim kemarau antara pertengahan bulan Maret dan Awal bulan April 2006. Terhadap contoh-contoh air dari setiap titik pengambilan di 15 lokasi tersebut dilakukan analisis BOD dan TKN di laboratorium selama masa inikubasi yaitu 12, 14, 16, 18, dan 20 hari pada suhu 20oC. Sedang untuk oksigen terlarut (DO) lapangan dilakukan secara in situ menggunakan metode titrasi Winkler. Nilai-nilai DO dan BOD hasil analisis tersebut dihitung dengan formula-formula tertentu untuk mendapatkan angka konstanta kecepatan dekomposisi (kd; kn), BOD ultimate, P, R, dan Sb. Analisis Laboratorium Analisis laboratorium memakai metode "Standard Method". Nilai BOD ditetapkan dengan menerapkan cara tetrasi Winkler, meliputi pemeriksaan DO pada waktu 2 – 10 hari setelah diinkubasi pada suhu 20oC. 1)
Koefisien deoksigenasi diperoleh dari pemeriksaan kadar DO setiap hari mulai hari ke 2-10 hari, dengan titrasi Winkler.
2)
Produk fotosintesis dan respirasi ditetapkan dengan pemeriksaan konsentrasi DO dari light bottle dan dark bottle pada waktu 0 dan 5 jam, dengan tetrasi winkler.
3)
Produk SOD ditetapkan sama dengan pemeriksaan BOD cara winkler, meliputi pemeriksaan DO setiap hari pada waktu 2-10 hari setelah diinkubasi suhu 20oC.
4)
Penetapan suhu air menggunakan termometer, pH air dengan pH meter, dan salintas dengan salinometer
76
Waktu dan Frekuensi Pengambilan Contoh Air Untuk mengetahui perilaku nilai BOD dan konsentrasi DO pada variasi debit yang berbeda sekaligus menjaga keabsahan setiap parameter model yang akan diterapkan, maka pengambilan contoh air dilakukan pada debit musim hujan dan musim kemarau. Sedang penelusuran debit ke arah hilir digunakan acuan debit dari Pintu Air Katulampa atau Pintu Air Manggarai dengan cara menarik hubungan linier besaran debit di hulu dan di hilir. Kurun waktu yang diperlukan untuk menetapkan perilaku debit tersebut diperlukan data aliran harian atau bulanan antara 5 sampai 10 tahun sebelumnya yang diperoleh dari data sekunder. Pengukuran Debit Debit aliran sungai diperoleh dari perkalian antara kecepatan aliran rata-rata dengan luas penampang basah sungai (Velocity-Area Method). Kecepatan aliran sungai diukur dengan current meter atau pelampung permukaan, sedang kedalaman dan lebar penampang sungai diukur dengan tali berskala. Pengumpulan Data Sekunder Sebelum dilakukan pengumpulan data sekunder, dilakukan studi pustaka untuk mempelajari informasi dari literatur, penelitian sejenis, majalah, brosur dan journal yang berkaitan dengan masalah yang diteliti. Data sekunder yang dikumpulkan meliputi: 1)
Peta topografi skala 1 : 50.000, diperoleh dari Direktorat Geologi Bandung, Bakosurtanal-Cibinong, Bogor.
2)
Data hasil pemantauan kualitas air Sungai Ciliwung, diperoleh dari Puslit Air, Bandung, Dinas Kesahatan Bogor, DPU-DKI-Jakarta.
3)
Data aliran Sungai Ciliwung, penampang melintang, dan bangunan-bangunan pelengkap seperti bendung, diperoleh dari Dinas Pengairan Kabupaten Bogor, dan DKI-Jakarta.
77
4)
Data curah hujan dan iklim, diperoleh dari BMG-Jakarta, dan Badan Meteorologi Kabupaten Bogor.
5)
Data penduduk, diperoleh dari Biro Pusat Statistik – Jakarta dan Bogor.
6)
Data industri termasuk diantaranya jenis, produksi, lokasi, serta instalasi pengolahan air limbah yang sudah beroperasi. Data ini diperoleh dari Dinas Perindustrian Kabupaten , Kodya Bogor dan DKI-Jakarta.
7)
Data kelembagaan dan perundang-undangan, diperoleh dari Biro Hukum Kabupaten/Kodya Bogor dan DKI-Jakarta.
Analisis Data Data yang terkumpul akan dianalisis menurut jenis, sifat, dan peruntukannya. Analisis mempertimbangkan persyaratan teknis sehingga mencapai ketepatan yang tinggi. Hasil analisis disajikan dalam bentuk tabel perhitungan, grafik, gambar, dan bentuk lainnya. Selain melakukan analisis data observasi sekaligus juga merumuskan dan menetapkan variable atau parameter model beserta rencana satuannya misalnya mg/l, 1/hari, g/m2.hari, rasio debit tarhadap waktu, beban emisi buangan rumah tangga atau industri, dan lainnya. Berdasarkan pilihan variabel atau parameter model beserta satuannya tersebut, juga memilih metode yang tepat untuk menghitung besarannya dan membuat rangkuman hasil analisis dalam bentuk rumusan model kualitas air yang dapat diterapkan di daerah penelitian. Beberapa faktor penentu model yang dianalisis adalah sebagai berikut : 1)
Analisis Hidrogeometri Analisis hidrogeometri penting dalam model kualitas air karena menyangkut parameter debit (Q), kecepatan air (v), kedalaman air (H), dan kemiringan dasar sungai (slope). Parameter ini berguna selain untuk mengetahui tingkat turbulensi air sekaligus memperkirakan keberadaan lumpur di dasar sungai.
78
Suatu perairan yang tenang (laminar) akan lebih banyak menyimpan endapan lumpur dibandingkan yang beriak (turbulen). Fenomena ini telah dirumuskan dengan baik dalam bentuk konstanta kecepatan reaerasi oksigen (ka) sebagai rasio antara kecepatan aliran (v) dan kedalaman
air (H), dan
konstanta
kecepatan pengendapan partikel (ks) sebagai rasio antara kecepatan pengendapan partikel (vs) dan kedalaman air (H). Dengan demikian semakin deras dan dangkal suatu perairan, semakin banyak oksigen atmosfer yang diterima perairan bahkan berlebih (lewat jenuh) dan sebaliknya. Pada jarak (x) dan kecepatan air (v) tertentu waktu tempuh air (t) dari satu titik ke titik lainnya setiap ruas sungai dapat dihitung dengan rumus sederhana
t=
x (hari ). Nilai t ini penting artinya, karena selalu dipakai untuk v
menghitung angka-angka konstanta model kualitas air tersebut. Debit air disamping untuk mengukur besarnya pengenceran dan beban buangan dari suatu sumber pencemar, kecenderungannya juga dapat digunakan untuk mempredikasi adanya penambahan atau pengurangan air di sepanjang alirannya. Penambahan debit rata-rata pada ruas yang ditinjau dapat dihitung dengan persamaan . qx = 2)
Qhlir − Qhulu x
Analisis Kualitas Air Response suatu parameter kualitas air (DO dan BOD) di perairan (system) dianalisis kecenderungannya dengan cara mencari kemungkinan-kemungkinan penyebabnya. Respon BOD yang cenderung meningkat ke arah hilir bisa disebabkan oleh kontribusi dari sumber pencemar titik maupun menyebar secara berkesinambungan. Renspon DO yang rendah tidak selalu dikuti dengan nilai BOD yang tinggi karena ada kemungkinan pada saat yang sama sedang berlangsung proses dekomposisi yang menyebabkan menurunnya nilai BOD dititik tersebut. Bila tidak ada penambahan beban dan proses dekomposisi
79
masih berlangsung, maka akan terjadi titik balik berlangsungnya proses pemulihan (recovery) oksigen ke arah hilir. Penerapan Model Dan Studi Perbandingan
Penerapan model kualitas air di perairan Sungai Ciliwung disajikan dalam bentuk grafik dan persamaan untuk dievaluasi kencenderungannya dan diperkirakan kemungkinan-kemungkinan penyebabnya. Sedang studi perbandingan dilakukan terutama untuk mengetahui perbedaan antara konsentrasi DO dan BOD hasil observasi dengan hasil perhitungan teoritis. Simulasi Model
Model kualitas air yang sudah teruji kemudian disimulasi untuk mengetahui respon (konsentrasi) sebagai fungsi dari stimulus (beban pencemar) dan faktor asimilasi (karakterisitik sistem). Beberapa skenario dalam simulasi menurut kondisi beban dan aliran seperti ; beban tetap aliran tetap, beban tetap aliran berubah, beban berubah aliran tetap dan beban berubah aliran berubah. Dengan simulasi ini dapat diketahui besarnya alokasi beban yang diperlukan untuk mempertahankan mutu air yang diinginkan. 1)
Beban tetap, aliran tetap Simulasi untuk beban tetap dan aliran berubah merupakan kondisi eksisting dimaksudkan untuk mengetahui pola distribusi DO-BOD pada kondisi rata-rata hasil observasi pada bulan Maret dan bulan April 2006.
2)
Beban Tetap, Aliran berubah Simulasi untuk beban tetap dan aliran berubah (modifikasi lingkungan) dimaksudkan untuk mengetahui respon distribusi DO-BOD pada kondisi ratarata beban hasil observasi pada bulan Maret dan April 2006 akibat dari modifikasi debit untuk mendapatkan nilai-nilai DO-BOD yang diinginkan pada ruas-ruas Sungai Ciliwung sesuai dengan peruntukannya.
80
3)
Beban Berubah, Aliran Tetap Simulasi untuk beban berubah dan aliran tetap (disain kapasitas asimilasi) dimaksudkan
untuk
mengetahui
pola
distribusi
DO-BOD
dengan
menyesuaikan beban buangan yang bisa diterima oleh kemampuan asimilasi, sehingga diperoleh nilai-nilai DO-BOD yang diinginkan pada ruas-ruas Sungai Ciliwung sesuai dengan peruntukannya 4)
Beban Berubah, Aliran Berubah Simulasi untuk beban berubah dan aliran berubah (kombinasi dari modifikasi lingkungan dan disain kapasitas asimilasi) dimaksudkan untuk mnegetahui response DO-BOD yang dapat diterima oleh kemampuan asimilasi maupun lingkungan sesuai dengan peruntukan setiap ruas Sungai Ciliwung yang diinginkan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
DO-BOD Observasi Hasil analisis sifat-sifat fisik-kimia air dan hidrogeometri Sungai Ciliwung pada setiap titik pengukuran terdapat pada Tabel Lampiran 1-6. Hasil perhitungan nilai konstanta (ka,kd,ks,kr,kn,SOD,fotosintesis,respirasi) terdapat pada Tabel Lampiran 7-14 dan 19-22. Sedang hasil perhitungan respon konsentrasi defisit oksigen (D), oksigen terlarut (DO), dan BOD di perairan disajikan pada Tabel 23-24 Beberapa parameter merupakan nilai rata-rata dari setiap ruas sungai yang mempunyai kesamaan karakteristik hidrometri. Dalam pembahasan hasil disamping dengan analisis statistika, juga dilakukan pendekatan dengan menerangkan grafik-grafik respon parameter tertentu di kelima belas lokasi pengamatan yang dilakukan pada bulan Maret (akhir musim hujan) dan bulan April (awal musim kemarau) tahun 2006 (Gambar 22). Grafik-grafik itu berasal dari Tabel Lampiran 1-6 yang merupakan angka riil di lapangan hasil pengukuran insitu (kecepatan air, suhu, pH, dan DO awal) dan hasil analisa laboratorium (BOD2,4,6,8,10), (TKN12,14,16,18,20), fotosintesis, dan respirasi dari Tabel Lampiran 19-22. Dalam rentang waktu pengukuran dua periode, respon tersebut relatif tidak berubah yaitu membentuk pola distribusi meningkatnya BOD-defisit oksigen dan menurunnya DO ke arah hilir. Respon ini memperlihatkan adanya kemungkinan bahwa aktivitas pembebanan (stimulasi) di sepanjang sungai sudah dalam kondisi tunak (steady state), artinya sifat atau pola pembebanan berlangsung tetap sepanjang tahun. Berdasarkan kurva respon DO-BOD terlihat pada Gambar 22 bahwa terdapat zonasi pemurnian diri menurut karakteristik di setiap ruas Sungai Ciliwung sebagai berikut : 1)
Zone reoksigenasi, terdapat pada Ruas1-6 yaitu antara Cisarua-Depok yang bertopografi curam melandai dan beraliran turbulensi kuat hasil dari kombinasi kecepatan dan kedalaman sungai yang beraliran deras dan dangkal. Kondisi ini telah memicu kelarutan oksigen atmosfer ke dalam perairan
82 berlangsung cepat dan efektif sebagaimana tampak dari distribusi DO berkisar 8 mg/l di hulu dan menurun perlahan ke arah Depok pada berkisar 7 mg/l. Berlimpahnya oksigen di ruas ini dapat merupakan buffer
oksigen yang
diperlukan apabila terjadi shock loading dari buangan limbah organik penduduk di sekitarnya. Dengan demikian maka ruas Cisarua-Depok sekaligus merupakan zona pemulihan yang cukup potensial.
(Observasi April 2006)
(Observasi Maret 2006) 18
25
k.Mgr
16
k.Mgr
20
14
k.Cipakancilan k.Cipalayan
k.Mnkb
k.Cijambe
10
Nilai
15
BOD (mg/l)
k.Cipakancilan
12
Q ( m3 / dt )
k.Mnkb
10 k.Cipalayan
D (mg/l)
8
k.Cijambe BOD (mg/l)
6 Q (m3/dt)
4
5
D (mg/l)
DO (mg/l)
2 DO (mg/l)
0 0
4
10.5 20.5 30.1 30.5 40.5 40.9 60.3
k.Ciese
CISARU BOGO
61 67.3 71.3
k.Ciparigik.Cikumpa k.Condet
CIBN
DEPO KLBT MG PJPNG
km
0 0
4
10.5 20.5 30.1 30.5 40.5 40.9 60.3
k.Ciese
61
67.3 71.3
km
k.Cikumpa k.Ciparigi k.Condet
CISARU BOGO CIBN
DEPO KLBT MG PJPNG
Gambar 22. Respon DO-BOD hasil observasi (Maret dan April 2006)
2)
Zone degradasi, dimulai dari Ruas6-7 yaitu antara Depok-Kalibata yang bertopografi landai-mendatar dan beraliran laminer hasil dari kombinasi kecepatan dan kedalaman sungai yang tenang dan sedang. Kondisi ini berada pada taraf deplesi oksigen karena oksigen yang masuk tidak sebanding dengan kebutuhan degradasinya, seperti tampak dari distribusi DO berkisar 7,43-7,63 mg/l di Kalibata kemudian turun secara gradual menjadi 2,01-3,30 mg/l di Pejompongan yang relatif lebih keruh dan berlumpur. Besarnya penurunan tersebut DO bisa mencapai 75% dari kondisi jenuh.
3)
Zone dekomposisi aktif, terdapat pada Ruas7-8 dan Ruas8-9 yaitu antara Kalibata-Pejompongan yang bertopografi relatif datar dan beraliran laminer hasil dari kombinasi kecepatan dan kedalaman sungai yang tenang dan dalam. Kondisi ini bergerak ke titik defisit oksigen kritis karena oksigen yang masuk
83 tidak dapat memenuhi kebutuhan degradasinya. Tampak distribusi DO menurun hingga mencapai 0,98-2,05 mg/l di Pejompongan. Karakteristik fisik, kimia, dan biologi dapat dilihat dari kondisi alaminya yang bergerak ke kondisi anaerobik dimana konsentrasi DO turun hingga mencapai 95% dari kondisi jenuh dan tidak ada kehidupan air yang dapat bertahan hidup pada kondisi seperti ini. Untuk tujuan pengolahan air bersih kondisi perairan dengan konsentrasi DO mendekati nol sangat tidak efektif dan efisien. Kondsisi seperti ini terjadi pada upaya penyediaan air bersih Pemerintah DKIJakarta yang menempatkan bangunan sadapnya di daerah ini. Beberapa kemungkinan faktor penyebab respon DO-BOD dan kecenderungannya hasil observasi bulan Maret dan April 2007 antara lain : 1)
Faktor Pengenceran Pengenceran merupakan salah satu faktor penting dalam proses pemurnian diri dari badan air penerima. Semakin encer suatu contoh air semakin rendah konsentrasi substansi di dalamnya dan sebaliknya semakin pekat semakin tinggi konsentrasinya. Terdapat efluen pengencer Sungai Ciliwung yang diduga berasal dari limpasan permukaan air hujan, anak-anak sungai atau kegiatan penduduk dan indutri sekitarnya. Faktor ini telah menambah debit sungai secara bertingkat (incremental ) ke arah hilir. Pertambahan tersebut bervariasi antara 0,1-3,3 m3/dt pada bulan Maret dan 0.07-2.17 m3/dt pada bulan April merespon kecenderungan debit yang meningkat sejak dari hulu 1.05m3/dt sampai ke daerah hilir 2,17 m3/dt (Maret 2006), dan 0,5 m3/dt di hulu sampai 5,50 m3/dt di hilir (April 2006). Keduanya merespon DO dengan kisaran antara 8,10-1,90 mg/l bulan Maret dan 7,79-0,98 mg/l pada bulan April, sedang respon BOD berkisar antara 3.17-7,92 mg/ pada bulan Maret dan 3,56-15,91 pada bulan April 2006. Nisbah debit keduanya sebesar 5,6 kali merespon DO dengan rasio hilir/hulu 0,2 (Maret) dan 0,13 (April) yang terdistribusi di sepanjang aliran sejak dari ruas Cisarua hingga Pejompongan.
2)
Faktor Pembebanan Pembebanan merupakan proses masukan buangan limbah ke suatu badan air penerima
yang
berlangung
secara
kontinu
maupun
secara
berkala
84 (intermitten). Respon DO-BOD yang timbul merupakan kombinasi dari beban pencemar titik dan pencemar menyebar yang terdistribusi di sepanjang Sungai Ciliwung. Respon ini menyebabkan defisit DO yang semakin tinggi ke arah hilir sebanding dengan penurunan DO secara gradual sampai ke ruas Depok dan menajam ke arah Pejompongan. Beban pencemar titik dan menyebar tersebut masing-masing merespon sekitar 80% - 87% terjadinya penurunan konsentrasi DO. Bila asumsi 19.7 kg BOD5/(orang.th) diterapkan, maka ada sekitar 231.082 kg/hari dari 5.705.720 jiwa jumlah penduduk yang membuang langsung ke sungai dan beban ini akan menyebabkan kenaikan nilai BOD dari hulu ke hilir sebagai respon atas beban buangan tersebut. Hasil perhitungan perkiraan beban BOD masing-masing sumber dapat dilihat pada Tabel Lampiran 27-28. 3)
Waktu (t) Waktu t (detik, jam, hari) menunjukkan lamanya air mengalir dalam suatu ruas sungai yang dibutuhkan untuk proses reaerasi oksigen, dekompoisi organik, fotosintesis, dan respirasi tanaman akuatik di perairan. Besarnya dihitung dengan rumus hidrolika biasa, t =
1 x , t dalam (hari), x dalam (km), dan 86.4 v
v dalam (m/dt). Secara topografis, terdapat kesamaan karakteristik yang membedakan waktu aliran pada ruas hulu, tengah dan hilir. Masing masing sebagai berikut ; Ruas1-3 , dengan v = 0,49-0,63 m/dt, Ruas3-6 , dengan v = 0,47-0,50 m/dt, dan Ruas6-9
, dengan v = 0,2-0,44 m/dt, berturut-turut
membutuhkan waktu aliran t, 0,19-0,50 hari, 0,70-0,75 hari, dan 0,77-0.80 hari. Semakin cepat berproses semakin besar angka konstanta reaerasi dan dekomposisi dan sebaliknya. 4)
Suhu Suhu (oC) merupakan salah satu parameter kunci model kualitas air suatu perairan. Aktivitas biologi dan proses kelarutan gas di dalam air sangat tergantung pada kondisi suhu perairan. Pada suhu optimum aktivitas biologi dengan nutrisi cukup akan efektif dalam pertumbuhan maupun dekomposisi bahan organik. Sebaliknya pada perairan dingin aktivitas tersebut akan melambat. Sementara kelarutan oksigen tertinggi pada perairan jernih (fresh
85 water) terjadi pada suhu 0oC sebesar 14,62 mg/l dan terendah pada suhu 30oC sebesar 7.63 mg/l. Oleh karena itu, di perairan tropis DO jenuh tidak pernah melebihi angka 9 mg/l. Hubungan antara suhu dan kelarutan oksigen di tunjukkan di dalam Tabel Lampiran 3 dan 4. Pada pengukuran di lapangan, suhu air diukur secara in situ menggunakan termometer dalam satuan oC. Suhu rata-rata setiap ruas tercatat 21, 24 dan 27oC. 5)
pH pH menunjukkan tingkat kemasaman dan merupakan parameter ikutan dari hasil proses bio-kimia di dalam air. Pada suasana netral, pH perairan alam nilainya akan proporsional terhadap konsentrasi oksigen dalam proses dekomposisi organik. Semakin rendah respon konsentrasi oksigen di perairan semakin masam dan kecil nilai pHnya. Dari hasil pengukuran di lapangan menunjukkan nilai pH perairan Sungai Ciliwung berkisar antara 6-7 diukur secara in situ menggunakan kertas lakmus. Nilai kisaran DO 2,01-0,98 mg/l pada ruas Kalibata-Pejompongan ternyata tidak diikuti dengan penurunan pH yang proporsional, hal ini menujukkan tingginya kandungan sabun/deterjen yang dibuang langsung oleh penduduk padat di sekitarnya sehingga menaikkan angka pH.
6)
Konstanta kecepatan reaerasi oksigen (ka) Angka konstanta kecepatan reaerasi (ka) menunjukkan besarnya laju penyerapan oksigen atmosfer ke dalam perairan. Dari rumus O'ConnorDobbins, Churchill, Owens and Gibbs besarnya ka di perairan tergantung dari kombinasi antara nilai kecepatan (v) dan kedalaman air (H) seperti dinyatakan dalam persamaan k = a
vb . Jadi semakin deras dan dangkal suatu perairan HC
semakin besar angka konstanta kecepatan reaerasi (ka) dan sebaliknya. Data yang diperoleh dari pengukuran v dan H di lapangan menunjukkan bahwa nilai ka rata-rata di hulu sebesar 12/hari (lewat jenuh) dan menurun tajam menjadi 0.35/hari (belum jenuh) di hilir. Kondisi lewat dan belum jenuh tersebut
86 berlangsung dalam keseimbangan dinamis untuk saling melepas oksigen ke atmosfer (negatif) dan mentransfer oksigen dari atmosfer ke perairan (positif). 7)
Konstanta kecepatan dekomposisi organik (kd) Angka konstanta kecepatan dekomposisi (kd) menunjukkan besarnya laju penguraian bahan organik oleh mikroorganisme aerob dalam perairan. Penerapannya di lapangan (alami) nilai kd laboratorium (botol) dapat dijadikan acuan sebagai pendekatan awal, meskipun proses dekomposisi keduanya berbeda. Pada kondisi tertentu, nilai kd perairan bisa lebih besar karena adanya faktor pengendapan dan efek sedimen. Oleh karena itu, konstanta di lapangan perlu mempertimbangkan konstanta lain yang dapat memperbesar nilai kd yaitu tambahan konstanta dari proses pengendapan partikel (ks), sehingga nilai konstantanya berubah menjadi kr = kd + ks. Sesuai dengan karateristik alirannya, proses pengendapan dan efek sedimen hanya terjadi pada Ruas6-9 yang beraliran laminar. Oleh sebab itu penerapan kd laboratorium hanya sesuai untuk Ruas1-6. Dari hasil observasi tampak bahwa kisaran kd, di sepanjang Sungai Ciliwung bervariasi antara 0,286-0,429/hari pada bulan Maret dan 0,309-0,499/hari pada bulan April 2006 (Tabel Lampiran 7-8).
Nilai
konstanta ini berpengaruh positif terhadap laju kenaikan defisit oksigen perairan. 8)
Fotosintesis dan respirasi Fotosintesis dan respirasi tanaman dapat menambah dan mengurangi konsentrasi oksigen di perairan alam. Terdapat dua jenis tanaman yang mendominasi perairan yaitu dari jenis tanaman apung atau pitoplankton untuk sungai dalam dan jenis tanaman dasar atau peripiton untuk sungai dangkal. Keduannya hanya tumbuh di
perairan jernih dimana penetrasi cahaya
matahari berlangsung sempurna. Oleh sebab itu, proses fotosintesis dan respirasi jarang terjadi di perairan yang keruh.. Hasil pengukuran menggunakan metode light dan dark bottle pada interval waktu 5 jam tidak memberikan angka nisbah yang signifikan (Tabel lampiran 19-20). 9)
Kebutuhan Oksigen Sedimen (Sb)
87 Menurut Streeter-Phleps, kebutuhan oksigen sedimen (Sb) dinyatakan dalam persamaan Sb = 1.3ks.Hw.Lw , atau Sb = 1.3vs.Lw dimana ks (1/hari), Hw
(m), Lpw (mg/l), dan vs (m/hari). Persamaan ini mempersyaratkan adanya lapisan sedimen di dasar sungai. Oleh sebab itu keberadaan sedimen berorganik di dasar sungai menjadi syarat utama berlangsungnya proses tersebut. Data hasil observasi menunjukkan, akumulasi deposit organik sedimen hanya terjadi pada ruas Kalibata - Pejompongan. Dengan asumsi vs = 0,2 m/hari dan kedalaman air (Hw) rata-rata sebesar 2 m, maka konstanta kecepatan pengendapan partikel, ks adalah vs/H = 0.1/hari. Sehingga diperoleh Sb, yang bervariasi dari 2,42-2,97 g/m2.hari (Maret) dan 5,24-6,35 g/m2.hari (April) (Tabel lampiran 21-22). Penerapan DO-BOD Model
Tahap pertama penyusunan model kualitas air Sungai Ciliwung didasarkan pada data hasil observasi bulan Maret dan April 2006 dengan menerapkan rumus Streeter-Phelps pada persamaan 45 dan 46. Penerapan rumus model kualitas air Sungai Ciliwung ini didasarkan atas hasil kajian beberapa nilai parameter kemungkinan penyebab terbentuknya respon DO-BOD observasi untuk aliran tidak seragam (nonuniform-flow) yang telah diuraikan sebelumnya. Beberapa nilai parameter yang terlibat dalam perhitungan model adalah : 1)
nilai v, t, H, ka, kd, kr, kn, kr, L(CBOD)d, L(NBOD)d adalah nilai rata-rata setiap titik dari ruas sungai yang ditinjau.
2)
nilai ka setiap titik merupakan nilai rata-rata dari ketiga rumus (O'Connor & Dobbins, Churchill, dan Owens & Gibbs), sedang nilai ka ruas adalah rata-rata dari setiap titik di dalamnya (Tabel Lampiran 11-12)
3)
nilai kd, kn setiap titik merupakan nilai hasil perhitungan least square dari CBOD1,2,3,4,5 hari dan NBOD6,7,8,9,10 hari pada suhu tertentu, sedang nilai kd, kn ruas adalah rata-rata dari setiap titik di dalamnya (Tabel Lampiran 7-10).
4)
nilai ks setiap titik merupakan nilai hasil perhitungan dari persamaan
k s = vs H , sedang nilai ks ruas adalah rata-rata dari setiap titik di dalamnya.
88 5)
nilai kr hasil dari kd + ks dan nilai kr ruas rata-rata dari setiap titik di dalamnya (Tabel Lampiran 13-14).
6)
nilai SL dan SLn adalah besaran CBOD dan NBOD distribusi yang diperoleh dari persamaan S L =
(Qhilir Lhilir − Qhulu Lhulu ) , kemudian di rata-ratakan pada q ( x − x0 )
ruas yang ditinjau (Tabel lampiran 23-26). 7) 8) 9)
nilai L(CBOD) = L dan L(NBOD) = Ln setiap titik diperoleh dari persamaan L = L0e − kr .t +
SL (1 − e − kr .t ) kr
nilai defisit oksigen (D) diperoleh melalui persamaan 46 yang dihitung secara sirkulair dari setiap parameter atau variabel model yang ditinjau sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 23 dan 24.
10) respon Defisit Oksigen (D) setiap titik yang ditinjau dari hulu ke hilir Sungai Ciliwung dari hasi perhitungan digambarkan dalam bentuk grafik Gambar 20. 11) perbandingan hasil kurva distribusi DO-BOD hasil observasi dengan hasil perhitungan untuk melihat kecenderungannya dan diteliti kemungkinan penyebabnya.
Perhitungan respon DO-BOD model secara rinci digunakan cara tabelaris yang terdiri dari kolom dan baris parameter model dengan satuannya, serta nilai-nilai setiap parameter pembentuk model dari setiap titik yang ditinjau (Tabel 23 dan 24).
89 Perhitungan Respon DO-BOD Model bulan Maret 2006 :
Proses reaerasi stabil pada ruas 1-6 yang menghasilkan konsentrasi DO dengan kisaran 7-8 mg/l, selanjutnya menurun tajam pada ruas 6-9 dengan kisaran kurang dari 5 mg/l. Dilain pihak, proses dekomposisi organik tidak mampu menurunkan nilai BOD secara signifikan di setiap ruas sungai, akibat adanya penambanhan beban pencemar secara akumulatif ke arah hilir. Nilai BOD naik secara bertahap dari 3,17 sampai 8,09 mg/l
90 Perhitungan Respon DO-BOD Model bulan April 2006 :
Proses reaerasi stabil pada ruas 1-6 yang menghasilkan konsentrasi DO dengan kisaran 7-8 mg/l, selanjutnya menurun tajam pada ruas 6-9 dengan kisaran kurang dari 5 mg/l. Dilain pihak, proses dekomposisi organik tidak mampu menurunkan nilai BOD secara signifikan di setiap ruas sungai, akibat adanya penambanhan beban pencemar secara akumulatif ke arah hilir. Nilai BOD naik secara bertahap dari 3,17 sampai 8,09 mg/l
91
Perbandingan Respon DO-BOD (Observasi dan Model) Perbandingan respon DO-BOD hasil observasi dan hasil perhitungan (model) seperti pada Gambar 23. dan dijelaskan sebagai berikut . MAR ET 2 0 0 7
A PRIL 2 0 0 7 k.Mnkb
BOD M OD EL
10
k.Mgr
9 8
k.Cipakancilan
18 BOD -Obs
16
k.Cipakancilan
14 BOD O b si
7
BOD M o d el
12
6
k.Cipalayang
10 5 DOM o d el
k.Cipalayang
4
k.Cijambe
k.Cijambe
6
3
k.Mnkb k.Mgr
8
4
2
DOModel
D O O b si 1
2 DO -Obs
0 km 0
4
10 .5
2 0 .5
3 0 .1 3 0 .5
4 0 .5
4 0 .9 6 0 .2 5 6 0 .9 5 6 7 .2 5 7 1.2 5
0 km
k.Ciesek
CISARU BOGO
k.Ciparigi k.Cikumpa
CIBNG
k.Condet
DEPO KLBT MG PJPNG
0
4
10 .5
k.Ciesek
2 0 .5
CISARU BOGO
3 0 .1
3 0 .5 4 0 .5
4 0 .9
6 0 .3
61
6 7 .3
k.Ciparigi k.Cikumpa k.Condet
CIBNG
DEPK KLBT MG PJPNG
Gambar 23. Perbandingan kurva DO-BOD (hasil observasi dan model) 1)
Penerapan rumus Streeter–Phelps dibatasi oleh sifat hidrogeometri sungai dalam kondisi tunak (steady state). Sementara sifat hidrogeometri di lapangan menunjukkan kecenderungan yang selalu berubah. Ruas hulu dicirikan dengan aliran deras dan dangkal, oksigen berlimpah, input beban buangan kecil. Ruas tengah dicirikan dengan aliran sedang dan agak dalam, oksigen cukup, input beban buangan sedang. Ruas hilir dicirikan dengan aliran tenang dan dalam, oksigen rendah dan input beban buangan tinggi. Oleh karena itu, diperlukan pengkondisian terhadap sifat-sifat parameter model yang diterapkan.
2)
Asumsi terhadap beban organik dari sumber pencemar pada anak-anak Sungai Cipalayang, Ciesek, Cijambe, Cipakancilan, Manggarai dan Pejompongan menggunakan data sekunder dari sumber lain sebagai kontrol terhadap kemungkinan penyebab terjadinya respon BOD di perairan. Beban yang diperoleh dari hasil penelitian langsung hanya berasal dari Sungai Ciparigi, Sugutamu, dan Condet., sehingga perhitungan analisis terhadap beban buangan dari setiap pencemar organik kurang terwakili secara keseluruhan.
7 1.3
92
3)
Penerapan linieritas peningkatan debit rata-rata pada rumus q x =
Qhlir − Qhulu x − x0
tidak selalu sama pada setiap ruas sungai yang ditinjau, sehingga terjadi bias pada SL =
perhitungan
BODultimate
dari
sumber
menyebar
(Qhilir Lhilir − Qhulu Lhulu ) S dan sumber titik L = L0e − kr .t + L (1 − e − kr .t ) ruas q ( x − x0 ) kr
berikutnya. Dari grafik tampak, bias yang terjadi pada distribusi BOD bulan April lebih besar dibandingkan bulan Maret. Pada bulan Maret dimana kondisi aliran cenderung normal penerapan model lebih mendekati lapangan. Namun demikian kedua model tersebut sudah mendekati kecenderungan yang sama yaitu peningkatan BOD dan penurunan oksigen secara gradual ke arah Depok/Kalibata dan menajam ke ruas berikutnya hingga ke Pejompongan. Strategi Pengelolaan Kualitas Air
Penetapan Beban Buangan Organik Buangan domestik : Volume limbah = 73 m3/orang.tahun x jumlah penduduk BOD = 19,7 kg/orang.tahun x jumlah penduduk N = 3,3 kg/orang.tahun x jumlah penduduk Daerah bersarana SPL Volume limbah = 7,3 m3/orang.tahun x jumlah penduduk BOD = 6,9 kg/orang.tahun x jumlah penduduk Daerah tanpa sarana SPL Buangan industri tekstil (polister) : Volume lim bah = 100 m 3 / unitproduk sixjumlahp roduksi / th BOD
5
= 185 kg / unitproduk sixjumahpr oduksi / th
Metode perhitungan dan hasil setiap beban pencemar pada masing-masing sumber pencemar tertuang dalam Tabel 25 dan 26 beriku.
93
94
95 Penetapan Karakterisrik Hidrometri Kemiringan pertambahan debit (q) Sungai Ciliwung dihitung berdasarkan data pengukuran debit bulan Maret dan April 2006 sebagai patokan perhitungan simulasi seperti terlihat Gambar 25 berikut : K e m iring an p e rtam b ahan d e b it q , (m 3 /d t.km ) 12
.q = 0,16
Debit Q, (m3/dt)
10 8
.q = 0,10
6
.q = 0,15
4 2 0 0
1 0 .5
4 0 .7
7 1 .2 5
J a ra k (k m )
q1− 3 =
( 2 , 38 − 0 , 79 ) m 3 / dt = 0 ,15 m 3 / dt .km (10 , 5 − 0 ) km
q 3−6 =
( 5 , 46 − 2 , 38 ) m 3 / dt = 0 . 10 m 3 / dt .km ( 40 , 7 − 10 , 5 ) km
q 6−9 =
(10 , 2 − 5 , 46 ) m 3 / dt = 0 ,16 m 3 / dt .km ( 71 , 25 − 40 , 7 ) km
Gambar 25. Kemiringan pertambahan debit rata-rata (q)
Penetapan Rasio Distribusi Debit Hilir/Hulu Rasio debit hilir/hulu (Qhilir/Qhulu) setiap ruas (sebagai patokan) dihitung dengan persamaan rasio hilir/hulu dan disajikan dalam Tabel 22 berikut :
Sumber : Hasil analisis (2007).
96
Simulasi 1 (Qmin) Beban : Eksisting 10% bersarana SPL dan 90% tanpa sarana SPL SPL : Saluran Pembuangan Limbah
Pada Q min ruas sungai 1-6 masih terjadi reaerasi yang menghasilkan konsentrasi DO dengan kisaran 5-8 mg/l, selanjutnya menurun sampai ke titik 0 mg/l pada ruas sungai 7-9. Penambahan beban BOD pada setiap sumber pencemar yang terjadi secara akumulasi ke arah hilir menyebabkan nilai BOD meningkat tajam pada setiap ruasnya yaitu bermulai dari 7 di Cisarua hingga 162 mg/l di Pejompongan.
97
Simulasi 2 (Qrata-rata) Beban : Eksisting 10% bersarana SPL dan 90% tanpa sarana SPL SPL : Saluran Pembuangan Limbah
Pada Qrata-rata ruas sungai 1-6 proses reaerasi menghasilkan konsentrasi DO dengan kisaran 7-8 mg/l, selanjutnya menurun tajam pada ruas sungai 7-9 dengan kisaran kurang dari 5 mg/l. Penambahan beban BOD pada setiap sumber pencemar yang terjadi secara akumulasi ke arah hilir menyebabkan nilai BOD meningkat secara proporsional ke arah hilir dengan kisaran antara 1sampai 37 mg/l.
98
Simulasi 3 Beban : eksisting 10% bersarana SPL dan 90% tanpa sarana SPL SPL : Saluran Pembuangan Limbah
Pada Qmaks ruas sungai 1-9 proses reaerasi menghasilkan konsentrasi DO dengan kisaran 7-8 mg/l. Penambahan beban BOD pada setiap sumber pencemar yang terjadi secara akumulasi ke arah hilir nilai BOD meningkat secara proporsional ke arah hilir dengan kisaran antara 0.16 sampai 11 mg/l.
99
Kurva Respon BOD ( Qmin, Qrata-rata, Qmaks ) Beban : Eksisting 10% bersarana SPL dan 90% tanpa sarana SPL Response : BOD K.Minangkabau 200
K.Manggarai
Konsentrasi BOD (mg/)
180
K.Cipalayang
160
Qmin
140 120
K.Cipakancilan
100
K.Cijambe
80 60
Qrata-rata
40
Qmaks
20 0
km
0
3
4
5,5
9,5
10,5
20,5
22,5
30,3
40,7
60,5
66,9
67,25
68
71,25
K.CipariK.CikumpaK.Condet
K.Ciesek BOGO
CISARU
CIBN
DEPO
KLBT
MG
PJPNG
Gambar 26. Response BOD pada Qmin. Qrt, dan Qmaks Rasio peningkatan nilai BOD rerata ke arah hilir menurut debit Qmin : Qrt : Qmaks adalah 11 : 2,61: 0,83. Pada ruas 1-4 kenaikan nilai BOD terjadi secara perlahan kemudian bergerak cepat pada ruas 4-9 sesuai dengan tingginya kepadatan penduduk. Kurva Respon (DO Qmin, Qrt, Qmaks) Beban : Eksisting 10% bersarana SPL-90% tanpa sarana SPL Response : DO
Konsentrasi DO (mg/)
Response DO pada Qm in,Qrt,Qm aks di S.Ciiw ung
K.Minangkabau 9
DO, Qmaks
8 7 6
DO, Qrt
K.Cipalayang
5
K.Manggarai
K.Cipakancilan
K.Cijambe
4 3 2
DO, Qmin
1 0
0
3
4
K.Ciesek
5,5
9,5
10,5
20,5
22,5
30,3
40,7
60,5
66,9
K.Ciparigi K.Condet K.Cikumpa
Gambar 27. Response DO pada Qmin. Qrt, dan Qmaks
67,25
68
71,25
km
100
Rasio penurunan konsentrasi DO rata-rata ke arah hilir menurut debit Qmin : Qrt : Qmaks adalah -0,53 : -0,41: -0,06. Pada ruas 1-6 penurunan konsentrasi DO terjadi secara perlahan kemudian gerak cepat pada ruas 6-9 sesuai dengan semakin tingginya nilai BOD Evaluasi Respon DO-BOD Model terhadap Kriteria PP No 82 Tahun 2001 Tabel 31. Klasifikasi respon DO-BOD pada Qmin PP No 82 Tahun 2001 Kelas Parameter DO (mg/l)
I
II
III
IV
Ruas 1-3
Ruas 4-6
Ruas 7-9
6
4
3
0
7.95-8.02
5.58-6.76
(0)
Kelas I
Kelas I
7-42
38-112
132-173
Kelas III-IV
Kelas IV
Kelas IV
Keterangan BOD (mg/)
2
3
6
12
Keterangan
Tabel 32. Klasifikasi respon DO-BOD pada Qrt PP No 82 Tahun 2001 Kelas Kelas Parameter DO (mg/l)
III
IV
Ruas 1-3
Ruas 4-6
Ruas 7-9
6
4
3
0
7.95-8.17
7.91-8.11
2.27-4.97
Kelas I
Kelas I
Kelas II-IV
1.14-7.3
6.9-21.9
27.9-39.1
Kelas I-IV
Kelas IV
Kelas IV
2
3
6
12
Tabel 33. Klasifikasi respon DO-BOD pada Qmaks PP No 82 Tahun 2001 Kelas Kelas Parameter
Respon DO-BOD
I
II
III
IV
Ruas 1-3
Ruas 4-6
Ruas 7-9
6
4
3
0
7.95-7,99
8.01-8.02
7.17-7.64
Kelas I
Kelas I
Kelas I
0.16-1.7
1.7-8.4
9.8-12
Kelas I
Kelas 1-IV
Kelas III- IV
Keterangan BOD (mg/)
Respon DO-BOD
II
Keterangan
DO (mg/l)
Kelas IV
I
Keterangan BOD (mg/)
Respon DO-BOD
2
3
Keterangan
6
12
101
Response DO-BOD pada Qmin, Qrata-rata, dan Qmaks Response DO Ruas1-6 (Cisarua-Depok) untuk pembebanan BOD 454-27.663 kg/hari pada debit aliran Qmaks 33-129,51 m3/dt, Qrt 4,6-58,07 m3/dt, dan Qmin 0,7610,31 m3/dt berturut-turut berkisar 5,58-7,99 mg/l, 7,91-8,17 mg/l, dan 7,93-8,02 mg/l. Menurut PP No 28 Tahun 2001 maka daerah ini masuk dalam kriteria mutu air Kelas I yaitu kriteria tertinggi bagi persyaratan kualitas air, yang kegunaannya dapat dimanfaatkan untuk air baku air minum. Namun kriteria tersebut tidak diikuti oleh response BOD sebesar 2 mg/l baik yang dipersyaratkan peruntukan air Kelas I baik pada Qmin maupun Qrt. Nilai kisaran BOD pada ruas ini bervariasi antara 7-112 mg/l untuk Qmin dan 1,14-21,9 mg/ l untuk Qrt yaitu termasuk kategori mutu air Kelas IV keatas. Sedangkan pada Ruas7-9 (Kalibata-Pejompongan) kondisinya semakin parah, pada debit minimum nilai DO berkisar antara -32 mg/l sampai -13,24 mg/l sedang nilai BOD antara 132-173 mg/l atau melampaui kriteria mutu air Kelas IV. Hal ini menunjukkan ketidak seimbangan antara beban yang dipikul dengan deposit oksigen yang terkandung dalam Sungai Ciliwung pada ruas tersebut. Meskipun peningkatan debit sebesar Qrt merespon DO sebesar 2,27-4,97 mg/l namun nilai BOD 27,9-39,1 mg/l yang diresponse masih melampaui batas mutu air Kelas IV. Kemungkinan penyebabnya adalah waktu aliran yang relatif singkat antara titik-titik sumber pencemar pada ruas-ruas sungai yang ditinjau kurang memberi waktu dekomposisi yang cukup bagi mikroorganisme untuk menyisihkan nilai BOD. Dari hasil pengukuran diperoleh bahwa waktu penyisihan BOD rata-rata antara sumber pencemar kurang dari 1 hari, sehingga tidak signifikan terhadap penurunan BOD. Perbedaan mencolok response DO-BOD hulu-hilir terkait dengan perbedaan sifat hidrodinamika kedua daerah tersebut. Daerah hulu yang beraliran deras dan dangkal lebih mudah melakukan pengaerasian kembali sehingga mampu menambah oksigen secara efektif dibandingkan daerah hilir yang beraliran tenang dan dalam. Perbedaan tersebut juga diperlihatkan dari rasio angka konstanta kecepatan reaerasi (ka) hulu-hilir yang mencapai 18-26.
102
Simulasi 4 Reduksi Beban (Qmin) Beban : Eksisting 10% bersarana SPL-90% tanpa sarana SPL Reduksi : Ruas 1-3 (65-99%), Ruas 4-6 (96-99%), Ruas 7-9 (93-99%)
Reduksi beban pada Qmin yang diupayakan untuk menjamin standar kualitas air kelas I, II, dan III masing-masing pada ruas hulu, tengah, dan hilir menghasilkan respon nilai BOD antara 2 sampai 6 mg/l dan konsentrasi DO antara 8,38 sampai 6,52 mg/l. Besarnya reduksi beban berkisar antara 65% dititik 1 dan merata sampai 99% pada titik berikutnya.
103
Simulasi 5 Reduksi Beban (Qrt) Beban : Eksisting 10% bersarana SPL-90% tanpa sarana SPL Reduksi : .Ruas 1-3 (0-99%), Ruas 4-6 (81-98%), Ruas 7-9 (65-99%)
Reduksi beban pada Qrt yang diupayakan untuk menjamin standar kualitas air kelas I, II, dan III masing-masing pada ruas hulu, tengah, dan hilir menghasilkan respon nilai BOD antara 1,14 sampai 5,6 mg/l dan konsentrasi DO antara 8,31 sampai 7,30 mg/l. Besarnya reduksi beban berkisar antara 65 dititik 1 dan berfluktuasi sampai 99 % pada titik berikutnya.
104
Persen Reduksi Beban (Qmin) Sub DAS Cisarua
KELAS I
KELAS II
KELAS III
12
K.Minangkabau
x10% Reduksi Beban Buangan
10 8
Nilai
6
K.Cijambe K.Cipalayang
K.Manggarai
K.Cipakancilan
4
Respon DO (mg/l) Standar BOD (mg/l)
2
km
0 0
3
4
5.5
9.5
10.5
20.5
30.5
40.7
K.Ciparigi
K.Ciesek
60.5
66.9
67.25
68
71.25
K.Condet
K.Cikumpa
BOGOR
CISARU
22.5
CIBN
DEPO
KLB
MG
PJPNG
Gambar 28. Reduksi beban BOD pada Qmin Reduksi beban pada Qmin yang diperlukan untuk menjamin mutu air kelas I, III, dan IV masing-masing pada ruas hulu, tengah dan hilir berkisar antara 63 di titik 1 dan merata ke titik 2-9 sebesar 98 % Persen Reduksi Beban (Qrt) Sub DAS Cisarua
KELAS IV
KELAS III
KELAS I
12
x10% Reduksi Beban Buangan
10
Respon DO (mg/l)
8 Nilai
K.Cijambe
6 4
Standar BOD (mg/l) K.Cipakancila
K.Cipalayang
K.Manggar K.Minangkabau
2 km
0 0
3
4
5.5 9.5 10.5 20.5 22.530.5 40.7 60.5 66.967.2568 71.25 K.Condet K.Ciparigi K.Cikumpa
K.Ciesek
CISAR
BOGOR
CIBN DEPO KLB
MG
PJPNG
Gambar 29. Reduksi beban BOD pada Qrt Reduksi beban pada Qrata-rata yang diperlukan untuk menjamin mutu air kelas I, III, dan IV masing-masing pada ruas hulu, tengah dan hilir berkisar antara 63 di titik 1 dan berfluktuasi ke titik 2-9 hingga 99 %
105
Dengan persentase penurunan beban eksisting pada kisaran 80 – 98% untuk menjamin kualitas air yang sesuai dengan peruntukan air baik pada Qmin maupun Qrata-rata menunjukkan, bahwa Sungai Ciliwung sudah tidak mempunyai kemampuan asimilasi untuk menjaga kualitas airnya tetap pada kondisi alamiahnya. Oleh karena itu, upaya pengendalian pencemaran yang mengarah pada pemeliharaan fungsi air agar kualitas airnya dapat memenuhi baku mutu yang diinginkan menjadi hal yang penting. Beberapa upaya pengendalian pencemaran limbah organik di Sungai Ciliwung yaitu : 1)
Pengaturan debit di Bendung Katulampa Lokasi Bendung Katulampa yang terletak di bagian ujung bawah hulu Sungai Ciliwung menjadi sangat strategis sebagai tempat reservoir air karena beberapa hal. Pertama, disamping berelavasi tinggi yakni sekitar 500 m dpl merupakan energi potensial yang cukup untuk upaya pengelontoran, juga mempunyai curah hujan rata-rata 3.000-3500 mm/tahun cukup potensial sebagai sumberdaya air yang dapat disimpan dan dimanfaatkan pada musim kemarau untuk berbagai macam kepentingan air baku domestik, industri, pertanian, rekreasi maupun perikanan di bagian hilirnya. Kedua, kondisi kualitas airnya relatif masih segar, dimana kelarutan oksigen rata-rata sebesar 7-8 mg/l memiliki kemampuan asimilasi tinggi yang dapat dimanfaatkan untuk menjaga kualitas air di bagian hilirnya.
2)
Kolam Stabilisasi Fakultatif di Muara Sungai Salah satu keuntungan kolam stabilisasi fakutatif di muara sungai, selain jauh dari pemukiman penduduk dan lahan tersedia masih relatif luas, operasinya tidak telalu rumit karena hanya mengandalkan sinar matahari dan angin yang tersedia setiap hari. Proses aerobik dan anaerobik terjadi dalam keseimbangan tanpa memerlukan peralatan khusus untuk mengaturnya. Waktu detensi yang relatif lama dan dasar kolam yang dalam mampu menyisihkan BOD sampai 95% dan menghasilkan gas metan yang bisa dimanfaatkan.
MAAF HALAMAN INI PADA LEMBAR ASLINYA MEMANG TIDAK ADA
DAFTAR PUSTAKA
Alaert, G. dan S.S. Santika. 1984. Metode penelitian air. Usaha Nasional. Surabaya. Almaida,M.C, Butler,D and Davies, J.W, 1999, Modeling in-sewer changes in wastewater quality under aerobic conditions, IWAQ Published, London. Anonim. 2001. Peraturan Pemerintah Nomor 82 tahun 2001, tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air. Kementerian Lingkungan Hidup. Jakarta. Anonim. 1995. Keputusan Menteri Lingkungan Hidup Nomor Kep35/MENLH/7/1995 tentang Program Kali Bersih. Kementerian Lingkungan Hidup. Jakarta. Anonim. 1997. Identifikasi kerusakan kualitas dan kuantitas sumberdaya air Sungai Ciliwung, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta Anonim. 1999. Undang undang Republik Indonesia Nomor 22 tahun 1999 tentang Pemerintahan Daerah. Kementerian Lingkungan Hidup. Jakarta. Anonim. 2000. Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 25 tahun 2000 tentang Kewenangan Pemerintah dan Kewenangan Ppropinsi Sebagai Daerah Otonom. Kementerian Lingkungan Hidup. Jakarta. Bendoricchio,G, Calligaro,L, and Carrer,G.M, 1997, Consequences of diffuse pollution on the water quality of rivers in the watershed of the lagoon of venice (Italy), IWAQ Published, London. Benefield, L.D. and C.W. Randal. 1980. Biological process design for wastewater treatment. Prentice-Hall. London BPS Kota Bogor. 2005. Kota Bogor dalam angka, Bogor BPS. 2005. Kabupaten Bogor dalam angka, Cibinong BPS. 2005. Kota Depok dalam angka, Depok BPS. 2005. Kota Jakarta dalam angka, Jakarta Braune, M.J and Wood,A, 1998, Best management parctices applied to urban runoff quantity and quaity control, IWAQ, London.. Camp. and R. Thomas. 1974. Water and its impurities of water resources planning. Hutchinson & Ross. Dowden. Canter, L.W. 1977. Environmental impact assesment. McGraw-Hill Company. New York. Canter, L.W. 1986. Environmental impact of water resources projects. Lewis Publishers. Michigan.
112
Canter, L.W. 1986. Handbook of variable for environmental impact Assessment. Ann Arbor Publisher, Michigan Chapra, S.C.1997. Surface water quality modeling. McGraw-Hill. Toronto. Choi, Rhu, D, Yun,Z and Lee,E, 1999, temparture effects on biological nutrient removal system with weak municipal wastewater, IWAQ Published, London. Connel,D.W, and Miller,G.J, 1995, Kimia dan ekotoksikoogi pencemaran, Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta Crabtree,B, Hickman, M, Martin D, 1999, Integrated water quality and environmental cost-benefit modeling for the management of the River Tame, International Associatiion on Water Quality (IWAQ) Published, London. Danin, S. 2000. Pengantar studi penelitian kebijakan. Bumi Aksara. Jakarta. D’arcy,B.J, Todd,R.B and Wither,A.W, 1999, Industrial effluent control and waste minimisation : case studies by UK regulators, IWAQ Published, London. Davis, M. and D.A. Cornwell. 1991. Introduction environmental engineering. McGraw-Hill. Singapore. Fakhrudin,M, Wibowo,H, 1999, Identifikasi impasan di DAS Ciliwung hulu, Limnologi-LIPI, Cibinong. Frenz,R, Zessner,M, Kreuzinger and Kroiss,H, 1998, Integrated wastewater management for a small river basin-Acase study, IWAQ Published, London. Haiping,Z and Yamada,K, 1998, Simulation of nonpoint source pollutant loadings from urban area during rainfall : an aplication of a physically-based distributed model, IWAQ Published, London. Haith, D.A. 1982. Environmental systems optimization. John Wiley and Sons. Singapore. Harremoes,P, 1998, Upgrading our inherited urban water systems, IWAQ Published, London. Helweg, O. J. 1985. Water resources planning and management. John Wiley and Sons. Singapore. Hempel, L.C. 1996. Environmental governance, the global challence. Island PressCalifornia Hurse,T.J, and Connor,M.A, 1999, Nitrogen removal from wastewater treatment lagoons, IWAQ Published, London..
113
Hvitved-Jacobsen, Vollertsen,J,and Tanaka,N, 1998, Water quality changes during transport in sewers-an integrated aerobic and anaerobic model concept for carbon and sulfur microbial transfoemations., IWAQ Published, London.. Ife, j. 1993. Community development. Longman Australia. Sydney. Iskandar, J. 2001. Manusia budaya dan lingkungan. Humaniora Utama Press. Bandung. Jame, A. 1980. Mathematical model in water pollution control. John Wiley & Sons. New York. Kawara, O, Yura,E, Fujii, S, and Matsumoto, T, 1998, A study on the role of hydraulic retention time in eutrophication of the Ashasi River dam reservoir, IWAQ Published, London. Kodoatie, R.J. 2002. Pengelolaan sumber daya air dalam otonomi daerah. Penerbit Andi. Yogyakarta. Kodoatie, R.J. 1996. Pengantar hidrogeologi. Penerbit Andi. Yogyakarta. Koestoer, Y. 1995. Kimia dan ekotoksikologi pencemaran. UI Press. Jakarta. Krenkel, P.A.and V. Novotny. 1977. Water quality managemant. Academik Press. New York. Kreyszig, W. 1988. Advanced engineering mathematics 6th edition. John Wiley & Sons. New York. Linsley, J.R, 1995, Teknik sumberdaya air , Penerbit Erlangga, Jakarta. Lohani, B.N, 1980, Mathematical optimization for regional water quality management, a case study of Chao Phraya River (Phase II), Environmental Engineering Division, AIT Bangkok. Manahan, S.E. 1994. Environmental chemistry. Lewis Publisher. London. Metcalf and Eddy. 1991. Wastewater engineering treatment, disposal, reuse. McGraw-Hill. Toronto. Muhammadi, E., Aminullah dan B .Soesilo. 2001. Analisis system dinamis lingkungan hidup, social, ekonomi, manajemen. UMJ Press. Jakarta. Nasution, A. dan H. Zakaria. 2001. Metode numerik dalam ilmu rekayasa sipil. Penerbit ITB. Bandung. Nemerow and L. Nelson. 1971. Liquid waste of industrial teories. practices, and treatment. .Addision Wesley Publishing. London. Odum, P, 1971, Fundamentals 0f ecoogy, W.B, Sanders co, Phiadelphia.
114
Ofosu, K, Oteino,D.A, Omolo,J. and Etiegni,L, 1999, Sewage re-use for irrigation in Athi River town Kenya : its implications on public health, IWAQ Published, London. Peavy, H.S. and G. Tchobanoglous. 1985. Environmental engineering. McGraw-Hill International Editions. Singapore. Pettersson,T.J.R, 1998, Water quality improvement in a small stormwater detention pond, IWAQ Published, London. Qasim, S.R. 1985. Wastewater treatment plants planning , design, and operation. CBS College Publishing. London Rauch,W, Henze,M, Koncsos,L, Reichert,P, Shanahan,P, Somlyody,L, and Vanrolleghem,P, 1999, River water quality modelling (State of the art), IWAQ Published, London. Rauch, W and Vanrolleghem, P, 1998, Modeling benthic activity in shallow eutrophic rivers, IWAQ Published, London. Rauch, W and Harremoes, P, 1998, Correation of combined sewer overflow reduction due to real time control and resulting effect to the oxygen concentration in the river, IWAQ Published, London. Reynolds and Richards. 1996. Unit operations and processes in environmental engineering. PWS Publishing Company. Washington. Richardson, G.P. and A.L. Pugh. 1983. Introduction to system dynamics modeling with dynamo. The MIT Press. London. Ritmann, B.E, 2001, Environmental biotechnology, McGraw-Hill, California. Roberts, N. 1983. Introduction to computer simulation. Addison- Wesley Publishing Company. Sydney. Rybczynski, W. 1978. Low-cost technology options for sanitation. IDRC Publications. Ottawa. Saeni, M.S, 1986, Kemampuan saringan pasir, ijuk, dan arang dalam meningkatkan kualitas fisik dan kimia air DAS Ciliwung, Disertasi, Fakultas Pascasarjana IPB, Bogor. Schutze, M, Butler, D and Beck, M.B, 1999, Optimisation of control strategies for the urban wastewater system-an integrated approach, IWAQ Published, London. Sediawan, W.B. dan A. Prasetya . 1997. Pemodelan matematis dan penyelesaian numeris dalam teknik kimia. Penerbit Andi. Yogyakarta. Shanahan,P, Rauch,W, Henze,M, Koncsos,L, Reichert,P, Somlyody,L, and Vanrolleghem,P, River water quality modelling (Problem of the art), IWAQ Published, London.
115
Slamet, J.S. 2000. Kesehatan lingkungan. Gajah Mada Press. Yogyakarta. Soehoed, A.R, 2004, Tata air Jabotabek, Djambatan, Jakarta Somlyody,L, Shanahan,P, Rauch,W, Henze,M, Koncsos,L, Reichert,P, and Vanrolleghem,P, River water quality modelling (Futura of the art), IWAQ Published, London. Sosrodarsono, S. dan M. Tominaga. 1985. Perbaikan dan pengaturan sungai. PT. Pradnya Paramita. Jakarta.Sutapa I.D.A, Sudarso,Y, Suryono,T, Sulawesty,F, Apip, Nomosatriyo,S, Ridwansyah I, 2001, Study of water quality effect on macroinvertebrate community structure at Angke and Ciliwung River, Limnologi LIPI, Cibinong. Suryono,T, Sutapa,I, 2000, Kualitas indeks kimia di beberapa anak Sungai Ciliwung hulu, Limnologi-LIPI, Cibinong. Thomann, R.V. 1987. Principles of surface water quality modeling and Control. McGraw Hill. New York. Tillman, D, Larsen,T.A, Wostl,C.P, 1999, Modeling the actors in water supply systems, IWAQ Published, London. Utdirartatmo, F. 2001. Teknik kompilasi. J and J Learning. Yogyakarta. WHO.1980. Rapid assesment of air, water, and land pollution. John Wiley & Sons, Washington. Zahnd,
M. 1999. Perencanaan kota secara terpadu. Soegjapranata University Press. Semarang.
116
117
BAB I PENDAHULUAN
Latar Belakang Daerah aliran Kali Mookervart merupakan salah satu DAS yang
dijadikan
zonasi perindustrian. Seiring dengan berkembangnya industri di daerah tersebut ,
118
pemukiman pun berkembang dengan pesat. Hal ini tentu saja
mengakibatkan
peningkatan beban limbah cair yang dibuang ke dalam kali tersebut. Sampai saat ini tercatat kurang lebih sebanyak 112 unit industri dari berbagai jenis kegiatan produksi dan sekitar 55.147 unit rumah tangga (Biro Pusat Statistik, 1999) disekitarnya telah membuang limbah cairnya kedalam kali tersebut. Sebagian besar dari limbah cair yang dihasilkan dari kegiatan diatas dibuang tanpa melalui pengolahan lebih dahulu. (Dinas Pekerjaan Umum DKI-Jakarta, 2001). Akibat dari buangan limbah tersebut telah mengakibatkan berbagai persoalan lingkungan yang sangat serius. Pada musim hujan terjadi banjir yang menggenangi pemukiman penduduk disekitarnya, sedang pada musim kemarau debit airnya kecil, berlumpur, dan mengeluarkan bau yang kurang sedap. Untuk mengetahui tingkat pencemaran air yang terjadi dalam kali tersebut perlu dilakukan pemeriksaan kualitas airnya. Dengan asumsi bahwa penurunan kualitas air didominasi oleh buangan organic dan anorgain, maka parameter kualitas air yang sesuai sebagai indikator pencemaran
tersebut adalah parameter fisik, kimia, dan
biologi. Pemeriksaan konsentrasi
parameter fisik, kimia, dan biologi tersebut akan
menjadi infromasi penting sebagai dasar analisis kualitas air Kali Mookervart. Selanjutnya studi ini akan membahas secara garis besar perilaku alami pencemar air di dalam perairan, berkaitan dengan peruntukan dan proses distribusinya di sepanjang aliran.
119
Maksud dan Tujuan Penelitian Maksud studi ini adalah untuk mengetahui kualitas air Kali Mookervat akibat buangan industri dan domestik di sepanjang DAS. Tujuannya adalah menganalisis kualitas air Kali Mookervart dan perilakunya di sepanjang perairan tersebut.
Ruang Lingkup Daerah studi meliputi DAS Mookervart pada ruas kali yang berawal dari perbatasan Propinsi Banten- DKI hingga pertemuan dengan saluran Cengkareng Drain. Adapun lingkup penelitian meliputi : •
Pengumpulan data primer dan data sekunder
•
Pengambilan sampel air pada titik-titik potensial penyebab terjadinya perubahan kualitas airnya
•
Analisa data primer dan sekunder
BAB II GAMBARAN UMUM DAERAH STUDI
Kondisi Fisik Lingkungan
120
Kali Mookervart sebagai bagian dari sistem tata air di wilayah Jakarta Barat berfungsi strategis bagi daerah sekitarnya. Disamping sebagai drainase kota, kali ini juga digunakan sebagai penggelontor dan sebagai badan air penerima buangan limbah cair dari kegiatan industri dan pemukiman dengan peruntukan baku mutu kualitas air golongan C. Berdasarkan letaknya, kali ini berada pada dataran rendah dengan ketinggian muka tanah berkisar antara 0,5 – 8 m dari muka air laut dan berjarak sekitar 6 km dari pantai Muara Karang. Secara administrasi kali mookervart terletak pada Kecamatan Kalideres dan Kecamatan Cengkareng. Secara geografis wilayah ini berbatasan ar beberapa daerah administrasi lain sebagaimana gambar 2.1, yaitu : •
Sebelah Utara berbatasan dengan Kelurahan Pegadungan dan Kelurahan Kapuk..
•
Sebelah Timur berbatasan dengan Kelurahan Kedaung, Kali angke, dan Kecamatan Kebun Jeruk
•
Sebelah Selatan berbatasan dengan Kecamatan Kembangan
•
Sebelah Barat berbatasan dengan Kabupaten Tangerang
Iklim dan curah hujan di wilayah ini tidak berbeda jauh dengan dearah pantai lainnya di Indonesia yaitu bersuhu antara 25 – 30o C dengan jumlah curah hujan harian tertinggi sebesar 181 mm terjadi pada tahun 1980. Sebagai sumber daya air yang diperuntukkan untuk golongan C, saat ini Kali Mookervart sudah kehilangan potensi peruntukannya.
121
Tata Guna Lahan Berdasarkan tataguna lahan, DAS Kali Mookervart
mencakup berbagai
peruntukan, antara lain mencakup peruntukan lahan pemukiman, industri, komersial, rawa dan sawah dengan komposisi lahan sebagaimana dijelaskan pada table 2.1, berikut.
Tabel 2.1 Rasio Luas Lahan Peruntukan di Wilayah Studi
Tahun
Pemukiman Industri (%)
(%)
1995
50,16
2001 2002
Komersial Rawa
Sawah
Total
(%)
(%)
(%)
(%)
18,52
2,84
14,79
13,70
100
54,93
18,52
2,84
10,02
13,70
100
55,62
18,52
2,86
9,31
13,70
100
Sumber : BPS DKI, 2002
Dari data rasio luas lahan peruntukan tersebut terlihat bahwa persentase lahan untuk pemukiman dan industri telah mendominasi keberadaannya. Industri sebagai salah satu penopang kegiatan perekonomian kota telah mengalami pertumbuhan yang cukup pesat, hampir sekitar 90% lokasi industri dikawasan tersebut berlokasi disekitar
122
tepi Kali Mookervart, dan hampir 80% dari limbah cair yang dihasilkan pada umumnya langsung dibuang ke kali tanpa melalui pengolahan lebih dulu.
123
Gambar Peta BAB III TINJAUAN PUSTAKA
124
Kehadiran Substansi Organik Dalam Perairan Sungai Sungai sebagai badan air penerima limbah cair akan membawa substansi organic yang terkandung, sesuai dengan arah alirannya. Telah banyak dikembangkan suatu pendekatan yang menjelaskan distribusi substansi sepanjang aliran di dalam badan air sungai. Pendekatan sederhana yang banyak digunakan adalah prinsip konservasi massa, yang dinyatakan sebagai neraca laju waktu dari aliran massa masuk dan keluar dari suatu ruas sungai, serta reaksi dari substansi tersebut. Persamaan dasarnya dapat dijelaskan berikut ini : Q = -1/A ∂/∂x (Q.S) – k.S
(3.1)
Dimana : A = luas penampang melintang sungai (L2 ) .x = panjang ruas sungai (L) k = laju reaksi substansi (1/T ) S = konsentrasi substansi (M/L3 ) Q = debit aliran (L3 /T ) Substansi organik adalah substansi non konservatif yang akan mengalami peluruhan disepanjang aliran di dalam badan air akibat adanya reaksi kimia maupun degradasi biologis. Bila oksigen dalam air cukup, maka secara biologis bakteri aerobik akan mengoksidasi bahan organik yang tidak stabil tersebut menghasilkan karbon dioksida (CO2), nitrat (NO3), dan sulfat (SO4) yang lebih stabil. Sebaliknya bila tidak terdapat oksigen dalam jumlah yang cukup, maka akan terjadi pembusukan
125
anaerobik. Bakteri anaerobik akan mengubah bahan organik menjadi senyawasenyawa organik sederhana dengan menghasilkan karbon dioksida (CO2), methan (CH4), hidrogen sulfida (H2S), dan amonia (NH3), sebagian hasilnya akan dilepas ke udara dan menyebabkan bau busuk. Hal ini merupakan salah satu sebab mengapa proses aerobik lebih baik dari pada proses anaerobik. Oleh karena sumber-sumber oksigen dalam sungai terbatas, maka proses aerobik hanya dapat berlanjut apabila jumlah dari bahan organik yang masuk terkendali. Keberadaan oksigen di perairan menjadi faktor penentu atas kesehatan ekosistem di dalamnya. Bila di dalam perairan ini terdapat buangan organik, maka keseimbangan oksigen akan tergantung pada proses oksidasi bahan organik (deoksigenasi) dan proses kelarutan oksigen dari udara ke dalam perairan (reoksigenasi). Berdasarkan hubungan tersebut maka sebagai indikator pencemar organik dapat digunakan parameter kebutuhan oksigen biokimia (BOD) dan oksidasi terlarut oksigen (DO) perairan tersebut.
Uji BOD Dalam Contoh Air Dalam praktek, BOD didefinisikan sebagai jumlah kebutuhan oksigen yang diperlukan oleh mikroorganisme untuk menguraikan senyawa organik secara aerobik untuk tiap liter contoh air. Pengujian BOD adalah rangkaian penetapan kadar oksigen terlarut antara sampel pada hari ke nol dan hari ke lima setelah melalui masa inkubasi pada suhu 20o C, dan hasil BOD yang diperoleh biasanya dinotasikan dengan (BOD5)20.
126
Pengambilan suhu 20oC dan waktu inkubasi 5 hari merupakan pendekatan terhadap kejadian alami, dimana suhu air alam umumnya berkisar pada 20o C, dan waktu 5 hari adalah waktu pada umumnya bahan organik karbon terkonsumsi antara 60-70%. Sedangkan untuk oksidasi sempurna dibutuhkan waktu sekitar 29 hari, ini terlalu lama untuk perhitungan teknis. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi oksidasi bahan organik karbon, yaitu : -
Ph, mikroorganisme perombak bahan organik akan menyesuaikan diri pada kisaran Ph antara 6,5 – 8,3 (Krenkel, 1980)
-
Nutrien, bakteri perombak bahan organik karbon memerlukan nutrien, baik yang berasal dari bahan organik maupun anorganik untuk keperluan metabolisme optimum. Pospor dan nitrogen merupakan dua nutrien penting yang mempengaruhi perombakan bahan organik karbon (1980)
-
Aklimasi populasi mikroba, akan mempengaruhi adaptasi mikroba terhadap beban organik karbon yang ada. Bila aklimasi populasi mikroba tidak sesuai dengan bahan organik karbonnya, kemungkinan terjadinya kematian atau penurunan aktivitasnya.
-
Zat beracun, berbagai macam unsur kimiawi dan senyawa kimiawi bersifat racun terhadap mikroorganisme. Pada konsentrasi tinggi, beberapa zat kimia akan membunuh mikroba, dan pada konsentrasi sedikit menyebabkan sub lethal, dan dapat menurunkan kegiatan mikroba.
127
Oksigen Terlarut (DO) Konsentrasi DO pada perairan jernih biasanya mendekati tingkat kejenuhan. Namun banyaknya bahan organic yang masuk ke dalam perairan akan menyebabkan pemakaian DO oleh mikroorganisme cukup tinggi . Namun keseimbangan akan tetap terjaga bila sumber-sumber oksigen dari luar dapat terserap oleh badan air secara cukup, sehingga kondisi perairan tetap dalam kondisi aerobik. Namun bila daya serap oksigen kurang mencukupi untuk kebutuhan oksidasi bakteri, maka akan berlangsung proses pembusukan bahan organic dan perairan menjadi anaerobic. Adapun sumber DO di dalam badan air berasal dari : - Reaerasi dari atmosfer - Photosintesa dari pithoplankton dan tumbuhan akuatik lainnya -
DO dari anak sungai lainnya (tributary) atau efluen lain yang masuk ke dalam badan air penerima.
Penurunan DO di dalam badan air dapat disebabkan oleh adanya: -
Kebutuhan oksigen dari sedimen di dalam badan air
- Penggunaan oksigen untuk respirasi oleh tumbuhan akuatik - Kebutuhan oksigen biologik dari golongan nitrogen - Masuknya sumber pencemar dan kehilangan DO.
128
Pencemaran Logam Berat dan Perilakunya di Dalam Perairan Semua logam berat tersebar di seluruh permukaan bumi, baik di dalam tanah, air, maupun di udara. Logam berat dapat berbentuk organic, anorganik terlarut atau terikat dalam suatu partikel (Purves, 1977). Logam berat dapat esensial dan tidak esensial dan tidak esensial bagi organisme. Unsur logam berat yang termasuk esensial adalah Cu, Zn, Ni, dan Cr. Sedangkan unsur yang tidak dikehendaki oleh organisme meskipun dalam jumlah kecil adalah Hg, Pb, dan Cd (Law 1981). Faktor penting yang menentukan sifat racun logam berat terhadap organisme adalah besarna kandungan logam berat yang terserap atau yang masuk ke dalam organisme tersebut. Faktor yang mempengaruhi daya racun logam berat
dalam air menurut Bryan (1976) tergantung pada
bentuk senyawa logam
tersebut. Menurut Florence (1977), tingkat keracunan logam berat untuk organisme akuatik adalah Hg > Cd > Zn > Pb > Cr > Cr > Ni. Pernyataan ini berlaku bagi organisme akuatik
secara umum tanpa melihat jenis
dari organisme tersebut.
Menurut Novotyu (1981), uruan keracunan logam berat pada biota adalah Cd dan Hg > Cu > Ni, Pb, dan Zn. Sedangkan menurut Wurtz (1986), tingkat keracunan pada bentos sesuai dengan urutan Zn > Cu > Hg. Adanya perbedaan tingkat keracunan tersebut, karena tinjauannya berdasarkan organisme yang berbeda-beda, yaitu biota secara umum dan bentos. Jenis senyawa logam berat mempengaruhi tingkat keracunannya. Pada umumnya senyawa organic lebih bersifat racun daripada bentuk anorganik. Misalnya, metil merkuri, alkil Pb lebih bersifat racun daripada bentuk Hg dan Pb anorganik. Berbeda
129
dengan Cu, yaitu dalam bentuk ion lebih bersifat racun daripada Cu dalam bentuk organic. Logam berat di perairan lebih cepat diabsorpsi oleh detritus, plankton, partikulat tersuspensi, dan organisme hidup (Law 1987), sehingga mempengaruhi kehidupa organisme tersebut. Selain itu loam berat mempunyai sifat mudah terikat oleh bahan organic terlarut. Oleh kaena itu limah rumah tangga yang engandung bahan organic, akan bereaksi dan berikatan dengan kation logam berat, sehingga mengandap ke dasar perairan dan ersatu dengan sedimen (Wilber 1971).
Sifat logam berat di perairan Logam berat termasuk ke dalam kategori substansi toksik, yang pada umumya mempunyai kecenderungan sebagai berikut: -
Struktur kimia logam tertentu terserap ke dalam partikulat di dalam badan air,
-
Struktur kimia logam tertentu akan terkonsentrasi pada organisme akuatik dan ditransfer ke dalam rantai makanan,
-
Dalam struktur kimia tertentu akan bersifat racun pada konsentrasi yang relatif kecil (mikrogram/liter).
Partikel logam berat tersuspensi dan koloid terdiri dari logam atau senyawa dalam bentuk hidroksida, oksida, sulfida, atau terikat zat organic. Sedangkan dalam bentuk larutan mungkin dapat berupa ion atau bentuk kompleks lainnya.
130
Beberapa interaksi logam berat dalam air dapat mempengaruhi besarnya konsenrasi. Pada pH 8,1 logam Zn didominasi dalam bentuk Zn(OH)2 , sedangkan pada pH 7,8 Zn didominasi dalam bentuk Zn2+.
Perilaku logam berat dalam perairan Logam berat di dalam badan air dapat berbentuk sebagai larutan dan partikulat. Dalam bentuk larutan biasanya berupa ion atau kompleks. Fluktuasi besarnya konsentrasi logam berat dalam bentuk terlarut di perairan dipengaruhi oleh proses pengenceran dan kondisi biokimia perairan. Dalam bentuk partikulat, fluktuasi konsentrasinya dipengaruhi oleh proses-proses pengendapan.
131
Perhitungan CBOD distribusi (SL) Perhitungan L(CBOD)d = SL menggunakan persamaan 44 sebagai berikut : Q L − Q0 L0 …………………(44) SL = x x q( x − x0 ) Perhitungan untuk parameter v, q, dan SL digunakan nilai rata-rata pada setiap ruas yang mempunyai karakteristik hidrometri yang sama antara lain : Ruas1-3, Ruas3-7, Ruas 6-9.
132
Perhitungan NBOD distribusi (SLn)
Perhitungan L(NBOD)d = SL menggunakan persamaan 44 sebagai berikut : Qx Lx − Q0 L0 …………………(44) q( x − x0 ) Perhitungan untuk parameter yang mempunyai karakteristik dalam satu ruas perhitungberdasarkan nilai rata-rata. Antara lain untuk parameter hidrometri v, q, dan SL atau L(CBOD)d , seperti terlihat pada Tabel berikut SL =
133
Contoh Perhitungan Response DO-BOD :
Menghitung L(CBOD) dan Defisit Oksigen Ruas 1-3 berdasarkan data observasi bulan April 2006. Berikut ini data-data hidrometri dan kwalitas air di titik 1, 2, dan 3. Titik 1 : Data hidrometri : Q = 0,5 m3/dt, v = 0,50 m/dt, H = 0,40 m Data kwalitas air : CBOD = 4,84 mg/l, NBOD = 3.74 mg/l, DO = 7,79 mg/l, DOs=8,48 mg/l. Angka konstanta : kd = 0,309/hari, ks = 0/hari, kr = 0,309/hari, ka = 13,71/hari, kn = 0.336/hari Photosintesa
: P = 0 mg/l, Respirasi = 0 mg/l,
Sediment Oxygeen Demand : Sb = 0 mg/l.hari Titik 2 : Data hidrometri
: Q = 1 m3/dt, v = 0,50 m/dt, H = 0,40 m
Data kwalitas air : CBOD = 5,98 mg/l, NBOD = 4,23 mg/l, DO =7,79 mg/l, DOs=8,48 mg/l. Angka konstanta : kd =0,331/hari, ks = 0/hari, kr = 0,331/hari, ka = 13,71/hari kn= 0,320 /hari Photosintesa
: P = 0 mg/l, Respirasi = 0 mg/l
Sediment Oxygeen Demand : Sb = 0 mg/l.hari Titik 3 : Data hidrometri : Q = 1,38 m3/dt, v = 0,48 m/dt, H = 0,48 m Data kwalitas air :CBOD = 5,38 mg/l, NBOD = 4,93 mg/l, DO = 7,35 mg/l, DOs=8,48 mg/l. Angka konstanta : kd =0,369 /hari, ks = 0/hari, kr = 0,369/hari, ka = 9,76/hari, kn= 0,339/hari Photosintesa
: P = 0 mg/l, Respirasi = 0 mg/l
Sediment Oxygeen Demand : Sb = 0 mg/l.hari
134
Perhitungan L(BOD) & Defisit Oksigen (D) Ruas 1-2 :
1.
Menghitung nilai rata-rata v,t, kd,kr,ka berdasarkan kesamaan karakteristik ruas sungai yaitu Ruas 1-3
( 0 ,50 + 0 ,50 + 0 , 48 ) m / dt = 0 , 49 m / dt 3 4 .000 m 1hari t1 − 2 = x = 0 ,09 hari 0 , 49 m / dt 86 .400 dt 0 ,309 + 0 .331 + 0 .369 k d ( rata − rata ) = = 0 ,336 / hari 3 k s = 0 , makak r = k d = 0 ,336 / hari v rata − rata =
k a ( rata − rata ) =
k n ( rt ) = 2.
(13 ,71 + 13 ,71 + 9 ,76 ) / hari = 12 ,39 / hari 3
0,336 + 0,320 + 0,339 = 0,332 / hari 3
Menghitung Defisit oksigen awal pada titik 1 : Do = D s − DO = 8,48 − 7,79 = 0,69 mg / l
3.
Menghitung LCBOD pada titik 2 : Rumus yang digunakan dari persamaan 43, 44, dan 45 sebagai berikut : SL (1 − e − kr .t ) ………..45 kr Q L − Q1 L1 SL = 2 2 ……………….44 q( x 2 − x1 ) Q − Q1 q= 2 .....................................43 x2 − x1 L = L0e − kr .t +
q=
1m 3 / dt − 0,5m 3 / dt = 0,09m 3 / dt.km (4 − 0)km
135
S L1− 2
1m 3 / dtx 4,50mg / l − 0,5m 3 / dtx3,56mg / l = = 7,55mg / l. 0,09m 3 / dt.km(4km − 0km)
1,38m 3 / dtx 4,27mg / l − 1m 3 / dtx 4,5mg / l = 2,38mg / l 0,09m 3 / dt.km(6,5km) 7,55mg / l + 2,38mg / l S L1−3 = = 4,97mg / l 2 Dengancarayangsama : S Ln1−3 = 9,03mg / l
S L 2−3 =
4.
Menghitung Defisit Oksigen pada titik 2 : Rumus yang digunakan dari persamaan 46 sebagai berikut : D = D0e − ka.t + +
a)
b) c)
d) e)
f)
− P + R + ( Sb / H ) kd L0 (1 − e − kr .t − e − ka.t ) + (1 − e − ka.t ) ka − kr ka
kd S L kd S L (1 − e − ka.t ) + ( (e − kr .t − e − ka.t ) ………. kr ka k r (k a − k r )
(46)
D2 = D0 e − ka.t = 0,69e −12,39.0,09 = 0,214mg / l k d L0 0,336 x3,56 (1 − e − kr .t − e − ka.t ) = (1 − e −0,336 x 0,09 − e −12,39 x 0,09 ) = 0,065mg / l ka − kr 12,39 − 0,336 k n L0 0,332 x 4,84 (1 − e − kn.t − e − ka.t ) = (1 − e −0,332 x 0, 09 − e −12,39 x 0, 09 ) = 0,054mg / l ka − kn 12,39 − 0,332 − P + R + (S b / H ) −0+0+0 (1 − e −12,39 x 0,09 ) = 0 (1 − e − ka.t ) = ka 12,39 kd S L 0,336 x 4,97 (1 − e −12,39 x 0, 09 ) = 0,005mg / l (1 − e − ka.t ) = 0,336 x12,39 kr ka k n S Ln 0,332 x9.03 (e −0,332 x 0,09 − e −12,39 x 0,09 ) (e − kn.t − e − ka.t ) = k n (k a − k n ) 0,332(12,39 − 0,332)
= 0,009mg / l g)
D2 = 0,214 +0,065+0,054-0+0+0+0,005+0,009 = 0,350 mg/l
h)
DO2 = Ds – D2 = 8,48 – 0,35 = 8,13 mg/l
136
Dengan cara yang sama diperoleh nilai L(CBOD) dan Defisit ksigen (D) untuk semua titik-titik yang ditinjau. Perhitungan berikutnya dituangkan ke dalam Tabel 17 dan 18 dan digrafikkan ke dalam Gambar 17 dan 18 (Hasil dan Pembahasan)
137
Menghitung patokan distribusi debit dengan rasio debit hilir/hulu.
138
Meghitung ka pada setiap debit yang berbeda
139
Data debit rata-rata (l/dt) di Bendung Katulampa Tahun 1983-1996
140
Data Frekwensi kejadian debit rata-rata harian di Bendung Katulampa-Bogor Tahun 1983-1996
Sumber : Ranting Dinas Pengairan Katulampa dan analisis
141
Q (m3/dt)
Persen waktu aliran sama atau terlampaui Gambar Lampiran 1 : Kurva durasi aliran Sungai Ciliwung di Bendung Katulampa
142
143
Sumber : Chapra (1997)
131
BAB IV METODOLOGI
Metode Pengumpulan Data 1. Pengumpulan Data Sekunder Data sekunder diperoleh dari berbagai informasi dari literature, journal, hasil penelitian sejenis, serta dari data lain dari instansi terkait. Data sekunder yang dikumpulkan meliputi : -
Peta topografi 1: 50.000
-
Data kualitas air
2. Pengumpulan Data Primer a. Penentuan Titik Pengambilan Contoh Air
132
Titik pengambilan contoh air permukaan dan sedimen ditentukan berdasarkan lokasi effluen limbah pemukiman atau industri yang diperkirakan potensial membuang limbah organik
dan anorganik.Berdasarkan perkiraan tersebut ditentukan titik
pengambilan contoh air seperti ditunjukkan gambar 4.1. b. Waktu Dan Frekuensi Pengambilan Contoh Air Untuk mengetahui pola distribusi konsentrasi parameter kualitas air di sepanjang aliran sungai, ditetapkan waktu pengambilan
satu kali dalam hari yang sama,
sebanyak titik – titik pengambilan contoh air di sepanjang ruas Kali Mookervart.
c. Analisis Contoh Air di Laboratorium Pemeriksaan
contoh air dilakukan secara langsung (in situ) maupun di
laboratorium. Pemeriksaan
parameter
kualitas air yang dilakukan secara in situ
antara lain DO awal, suhu, pH, kekeruhan, sedangkan parameter lainnya dianalisa di Laboratorium Terpadu IPB.
133
Gambar
134
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN
HASIL a. Data Sekunder Data sekunder uji kualitas air Kali Mookervart yang dilakukan pada tahun 1990 dan 1991 oleh Bapedalda DKI-Jakarta, adalah sebagai berikut : Tabel 5.1. Hasil Uji Laboratorium Kualitas Kali Mookervart tahun 1990-1991 Pemeriksaan
Titik-1 1990 1991
Titik-2 1990 1991
Titik-3 1990 1991
135
FISIK DHL (u-mhos) Kekeruhan Warna (PtCo) Suhu (o C) TSS TDS
350,00 25,00 110,00 28,00 90,00 -
31,00 -
350,00 30,00 115,00 28,00 -
31,00 -
700,00 45,00 120,00 28,00 -
-
6,00 25,00 1,80 0,25 0,76 68,00 0,30 0,70 -
6,00 53,00 -
6,00 26,00 1,95 0,28 1,63 58,00 0,35 0,75 -
6,00 49,00 -
6,00 35,00 1,95 0,30 0,00 97,20 0,45 0,85 -
-
KIMIA/BIOLOGI pH sulfat (mg/l) Fosfat ( mg/l) Chlorida (mg/l) DO (mg/l) BOD (mg/l) Fe (mg/l) Mn (mg/l) Minyak dan lemak
Tabel 5.1. Lanjutan Pemeriksaan
Titik-4 1990 1991
Titik-5 1990 1991
Titik-6 1990 1991
136
FISIK DHL (u-mhos) Kekeruhan Warna (PtCo) Suhu (o C) TSS TDS
-
30,00 -
1125,00 65,00 225,00 28,00 -
-
250,00 36,00 149,00 24,00 48,00 -
-
-
7,00 -
6,50 30,00 1,80 0,35 0,33 52,40 0,42 0,75 -
-
6,90 21,00 1,78 0,16 2,80 70,52 0,20 0,80 -
-
KIMIA/BIOLOGI pH sulfat (mg/l) Fosfat ( mg/l) Chlorida (mg/l) DO (mg/l) BOD (mg/l) Fe (mg/l) Mn (mg/l) Minyak dan lemak
Tabel 5.1. Lanjutan Pemeriksaan
Titik-7 1990 1991
Titik-8 1990 1991
Titik-9 1990 1991
FISIK DHL (u-mhos) Kekeruhan Warna (PtCo) Suhu (o C) TSS TDS
600,00 20,00 98,00 30,00 108,00 -
-
650,00 40,00 150,00 30,50 75,00 -
29,00 -
-
30,00 -
7,30 46,00 1,56 0,12 1,48 82,97 512,56 0,08 -
-
6,30 30,00 1,84 0,18 1,29 51,16 303,96 0,29 1,00
6,50 68,40 -
-
6,00 102,60 -
KIMIA/BIOLOGI pH sulfat (mg/l) Fosfat ( mg/l) Chlorida (mg/l) DO (mg/l) BOD (mg/l) Fe (mg/l) Mn (mg/l) Minyak dan lemak
137
A. Data Primer Data primer uji kualitas air Kali Mookervart yang dilakukan pada tahun 2001 di Laboratorium Kimia- IPB, adalah sebagai berikut : Tabel 5.2. Uji Laboratorium Kualitas Kali Mookervart tahun 2001 Titik
1
2
603,27 0,81 28,00 28,00 310,00
0,92 28,40 310
3
4
5
6
7
8
9
0,78 2,00 385
0,70 28,00 320
-
565,27 3,51 0,85 28,00 18,00 415
Pemeriksaan
FISIK DHL (u-mhos) Kekeruhan Warna (PtCo) Suhu (o C) TSS TDS
495,27 0,98 1,01 0,78 28,00 27,00 27,90 44,00 390,00 420,00 370,00
KIMIA/BIOLOGI pH sulfat (mg/l) Fosfat ( mg/l) Chlorida (mg/l) DO (mg/l) BOD (mg/l) Fe (mg/l) Mn (mg/l) Minyak Cd Pb Cu Cr As Hg
6,40 6,50 6,50 45,36 4,07 38,92 nd nd nd 106,21 100,58 110,14 0,03 0,02 0,07 0,05 0,20 0,19 0,04 1,75 nd nd
Sumber : Hasil Penelitian, Tahun 2001 Nd = tidak terdeteksi
6,70 nd 33,44 0,025 0,06 0,15 0,035 1,55 nd
6,50 6,50 6,60 6,80 6,50 60,42 59,48 4,96 4,29 105,25 83,14 nd nd nd nd nd 59,00 60,30 51,14 80,40 102,29 0,03 0,035 0,12 0,09 0,25 0,20 0,04 0,03 1,90 1,65 nd nd
138
Selain data tersebut dilakukan pengujian khusus di titik 9, yang menguji logam berat di dalam sedimen dan koliform tinja, sebagaimana disajikan dalam tabel 5.3. Tabel 5.3 Uji Lab Logam berat pada badan air dan sedimen serta Koliform tinja Parameter
Badan air
Berat Logam Cd (mg/l) Pb (mg/l) Cu (mg/l) Cr (mg/l) As (mg/l) Hg (mg/l) Koliform (jml/100 ml)
tinja
Sedimen
Baku mutu golongan C *)
0,03 0,12 0,25 0,04 1,90 nd
1,62 19,32 7,35 12,50 0,57 nd
0,01 0,02 0,02 0,05 1,00 0,002
25
-
50**
air
*) Sumber dari Dir Penyelidikan masalah air **) Menkes RI, 1991 baku mutu air besih
PEMBAHASAN Berdasarkan table 5.1 dan 5.2 dapat dijelaskan bahwa kondisi fisik air sungai (suhu, warna, dan kekeruhan) pada setiap periode pengamatan yang dilakukan pada tahun 1990, 1991, dan 2001, pada seluruh titik sampling (Titik 1 sampai dengan Titik 9) menunjukkan kondisi yang masih normal, yaitu berada di bawah ambang batas maksimal peruntukan golongan C. Kekeruhan yang masih rendah ini ditunjang oleh data mengenai total padatan terlarut dan tersuspensi (TSS dan TDS) juga masih berada di bawah ambang batas peruntukan golongan C. Hal ini menunjukkan bahwa kondisi fisik perairan tersebut masih cukup baik. Tetapi karena kemiringan dasar saluran
139
relatif sangat kecil mengakiatkan kecepatan aliran air menjadi sangat lambat, sehingga proses sedimentasi sangat tinggi. Warna hitam badan air bukan disebabkan oleh kekeruhan yang sangat tinggi, melainkan disebabkan oleh adanya endapan Lumpur yang berwrna hitam. Hal ini sangat umu terjadi pada perairan yang mempunyai kondisi anaerob yang dapat dibuktikan dari hasil pemeriksaan DO pada ketiga periode pengamatan nilainya sangat rena, mendekati nol bahkan tidak terdeteksi. Keadaan tersebut terjadi pada tahun 1990, di mana pencemaran minyak dan lemak masih relatif rendah. Sedangkan pada tahun 2001 sudah meningkat menjadi 32 sampai dengan 45 mg/l, padahal baku mutu maksimal yang diperbolehkan hanya 1 mg/l. Kenyataan ini menyebabkan kondisi Kali Mookervart pada tahun 2001 lebih anaerob dibandingkan pada kondisi tahun 1990. Kondisi anaerob ini lebih diperparah lagi oleh adanya pencemaran detergen yang telah melampaui ambang batas maksimal, yaitu berkisar antara 0,93 sampai dengan 1,66 mg/l pada tahun 1991 dan 2,61 sampai dengan 3,80 mg/l pada perode pemeriksaan tahun 2001. Kondisi perairan yang anaerob karena adanya pencemaran minyak dan detergen dapat dijelaskan sebagai berikut. Minyak dan detergen akan membentuk lapisan tebal di permukaan air. Keadaan ini menyebabkan difusi oksigen dari atmosfer ke dalam perairan menjadi terhambat. Selain itu dengan adanya lapisan tersebut, penetrasi sinar matahari tidak mampu menembus kedalaman air sungai, akibatnya fitoplankton yang ada di perairan tersebut tidak dapat berfotosintesis sehingga produksi oksigen di perairan menjadi terganggu.
Dilain pihak banyak organisme perairan yang
140
membutuhkan oksigen untuk metabolisme. Sehingga oksigen yang ada di perairan habis terpakai oleh organisme aerob dan menyebabkan
kondisi perairan
Kali
Mookervart menjadi anaerob. Kondisi anaerob meningkatkan pengendapan ion-ion logam yang mencemari perairan tersebut. Hasil pengujian kandungan logam berat yang dilakukan pada tahun 2001, menunjukkan bahwa rata-rata konsentrasi logam berat di dalam perairan tersebut jauh lebih rendah konsentrasinya dibandingan konsentrasinya di dalam sedimen. Keadaan tersebut dapat dijelaskan bahwa beberapa bakteri anaerob seperti bakteri pereduksi sulfat dapat membantu proses pengendapan logam berat. Reaksi pengendapan logam berat oleh perantaraan bakteri pereduksi sulfat dapat dijelaskan dengan persamaan reaksi sebagai berikut. 2 (CH2 O) + SO4 2- + H+
Bakteri sulfat
2 CO2 + HS- + 2 H
(1)
Ion logam, seperti Cd, Cu, Pb, Cr, dan Zn yang ada di perairan tersebut akan berikatan dengan ion klorida (Cl-) yang jumlahnya berlimpah di perairan tersebut. Misalnya Cd2+ akan bereaksi dengan Cl- membentuk klorokompleks, dengan reaksi: Cd2+ + Cl-
CdCl+ (klorokompleks)
(2)
Selanjutnya H S- dari reaksi (1) akan bereaksi dengan CdCl+ dari reaksi (2) yang menghasilkan senyawa sulfida logam dan selanjutnya akan mengendap di dasar perairan. Reaksi pengendapan tersebut dapat dijelaskan dengan reaksi sebagai berikut. CdCl+ + HSDari
persamaan reaksi
CdS (s) + H+ + Cl(2) dan (3), terlihat jelas bahwa ion klorida hanya
berfungsi sebagai katalisator dalam reaksi pengendapan logam berat di perairan. Oleh
141
karena itu sangatlah wajar jika konsentrasi klorida dalam perairan sangat tinggi yaitu 38,91 sampai dengan 105,25 mg/l. Reaksi (1) sampai dengan (3) di atas terjadi pada ion-ion logam lainnya seperti Cu, Pb, Cr, Ni, dan Zn, yang akan menghasilkan endapan yang berupa ZnS, PbS, Cr2S6, , CuS, dan NiS. Indikasi ini terlihat dari hasil pengujian terhadap logam berat tahun 2001 yang rata-rata berkonsentrasi lebih tinggi dalam sedimen dibandingkan yang terlarut di dalam air. Kondisi perairan yang anaerob juga menyebabkan terjadinya proses denitrifikasi yang mengubah nitrat menjadi nitrit
dilanjutkan dengan proses asimilasi yang
menghasilkan ammonia bebas. Keadaan ini meningkatkan kandungan ammonia bebas dalam perairan tersebut yang terbukti pada hasil pengujian air tahun 2001, perairan tersebut mengandung banyak ammonia bebas. Keadaan ammonia bebas di perairan dapat menahan laju pengendapan logam berat di perairan tersebut. Hal ini terjadi karena ammonia bebas akan membentuk kompleks dengan ion logam yang menghalangi terjadinya endapan logam tersebut. Kondisi ini menyebabkan beberapa jenis logam seperti Zn, Pb, dan Cd konsenrasinya di perairan kali Mookervart sedikit lebih tinggi dari batas maksimal baku mutu air golongan C. Tetapi karena jumlah ammonia bebas jauh lebih rendah daripada ion sulfat, maka pengendapan ion logam masih tetap tinggi. Berbeda dengan logam lainnya, konsenrasi Hg dalam perairan Mookervart sangat rendah (tidak terdeteksi) baik di dalam sedimen maupun yang terlarut di dalam perairan. Hal ini memberi indikasi bahwa industri yang berada di DAS Mookervart
142
tidak banyak mengeluarkan limbah Hg, yang umumnya berasal dari industri cat dan batu baterai.
Sementara itu Arsen merupakan sejenis metalloid beracun yang
perilakunya di kali Mookervart berbeda dengan unsur logam. Unsur logam banyak mengendap di dasar perairan, sedangkan metalloid ini cenderung bersifat larut di dalam perairan. Hal ini terlihat jelas dari data uji laboratorium tahun 2001. Keadaan ini terjadi karena As di dalam limbah umumnya berbentuk sodium arsenat yang larut di dalam air. Menurut hasil uji lab tahun 2001, konsentrasi As di dalam endapan masih di bawah kadar maksimal; sebaliknya kosentrasi As yang terlarut di dalam air telah melebihi batas maksimal bakumutu air golongan C. As merupakan bahan baku untuk pembuatan pestisida, besarnya kosenrasi As ini disebabkan oleh banyaknya industri pakaian jadi dan tekstil yang berada di DAS Kali Mookervart. Industri tersebut biasanya menggunakan fungisida untuk melindungi produknya dari serangan jamur. Larutan organic fosfat yang mengandung HPO42- , H2PO2- dan polifosfat yang ada di perairan akan bereaksi dengan detergen an Fe(OH)3 membentuk endapan di dasar perairan. Dengan demikian konsentrasi fosfor di dalam sedimen berdasarkan hasil uji laboratorium tahun 2001 menunjukkan konsentrasi yang cukup tinggi, yaitu sebesar 81,39 mg/l. Hasil pengukuran BOD tahun 1990, 1991, dan 2001 menunjukkan hasil yang ratarata jauh di atas ambang batas maksimal baku mutu air golongan C. Nilai BOD enderung meningkat dari tahun 1990 sampai dengan tahun 2001. Hal ini menunjukkan adanya peningkatan limbah organic yang mencemari perairan Mookervart dari tahun ke tahun. Selain itu perbandingan BOD/COD jga cenderung meningkat dari tahun ke
143
tahun. Ada indikasi bahwa peningkatan tersebut diiringi dengan peningkatan jumlah penduduk yang cukup pesat. Berdasarkan hasil uji Lab tahun 2001, total koliform tinja masih berada di bawah ambang batas maksimal baku mutu air golongan C. Namun hal ini cukup memberikan bukti bahwa perairan tersebut sudah tercemar oleh limbah yang bersumber dari MCK dan rumah tangga. Adanya konsentrasi koliform yang rendah dapat terjadi karena adanya zat beracun seperti As yang dapat menekan perkembangan populasinya di perairan tersebut.
144
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan Berdasarkan pembahasan pada bab V dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:
Konsentrasi DO pada Kali Mookervart mendekati 0 mg/l dan BOD5 antara 34110 mg/l sudah melampui ambang batas peruntukan golongan C.
Konsentrasi logam berat secara umum dalam badan air kali Mookervart sudah melebihi ambang batas golongan C, kecuali Hg. Sementara kondisi logam berat di dalam sedimen jauh lebih besar konsentrasinya di bandingkan yang terdapat di dalam air. Hal ini karena banyaknya ion klorida yang berfungsi sebagai katalisator pengendapan logam berat, selain kondisi anaerob pada perairan tersebut juga menunjang proses presipitasi logam berat.
Konsentrasi arsen pada perairan tersebut lebih banyak di dalam air dibandingkan pada sedimen, karena pada umumnya limbah arsen terdapat dalam bentuk sodium arsenat yang larut dalam air.
145
Perairan ini telah terindikasi adanya buangan tinja, karena uji lab koliform tinja menunjukkan keberadaannya, walaupu konsentrasinya masih berada di bawah ambang batas.
Saran
Perlu dilakukan monitoring limbah yang masuk ke dalam badan air Kali Mookervart dengan cara membatasi buangan limbah melalui pembangunan instalasi pengolahan limbah terpadu.
Pemerintah sebagai pihak pembuat kebijakan diharapkan dapat memberikan pelayanan yang memadai bagi industriawan dan masyarakat, sehingga dapat mengakomodasi berbagai kepentingan dari pihak yang terhait.
KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan hasil dan pembahasan yang telah diuraikan dapat ditarik kesimpulan sebagai beriktu :
Terindikasi 3 ruas Sungai Ciliwung berdasarkan karakteristik hidrodinamika pembentuk model kualitas air yaitu :
1)
Ruas hulu (Cisarua-Bendung Katulampa) beraliran deras dangkal
2)
Ruas tengah (Bendung Katulampa-Depok) beraliran sedang agak dalam
3)
Ruas hilir (Depok-Manggarai) beraliran lambat-dalam
4)
Ruas hilir (Manggarai-Pejompongan) beraliran tenang dalam
Karakter hidrodinamika beraliran deras-sampai agak dalam, dengan rasio kecepatan (V) terhadap Kedalaman (H) ≥ 1/detik pada kondisi debit normal menghasilkan model yang berkesesuaian relative terhadap kondisi lapangan. Semakin kecil rasionya cenderung besar perbedaannya.
Tidak berlangsung proses fotosintesis di sepanjang aliran Sungai Ciliwung
Sebaran sumber pencemar dan besarnya beban buangan yang tidak terkoordinasi menyebabkan proses dekomposisi organik tidak terlalu signifikan menurunkan nilai BOD kea rah hilir.
Beberapa saran yang perlu ditindak lanjuti :
Perlu mempertahankan debit normal pada musim kemarau dan upaya koordinasi pengurangan beban buangan organik pada setiap sumber pencemar yang dapat menjamin terpenuhinya standar mutu air DO-BOD yang diinginkan.
Perlu upaya pengendalian pencemaran organik melalui pembatasan beban buangan organik yang relatif murah, terkontrol, dan dapat dioperasikan secara mudah melalui pembuatan waduk pengolahan limbah yang berfungsi sebagai kolam stabilisasi fakultatis di setiap muara Sungai Ciliwung.
