Pola Distribusi Pencemar Nitrogen Dan Fosfor Non Point Source Sub Das Wuryantoro Ke Waduk Gajah Mungkur Wonogiri

Pola Distribusi Pencemar Nitrogen Dan Fosfor Non Point Source Sub Das Wuryantoro Ke Waduk Gajah Mungkur Wonogiri 1

Peni Pujiastuti, 2Sumardiyono, 3Syahriyati Mutiah

Universitas Setia Budi, Jl. Let.Jen. Sutoyo Mojosongo Surakarta, Telp. 0271 852518 Prodi Analis Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Setia Budi e-mail: [email protected], [email protected]

ABSTRACT The aim of this study was to analyze the distribution pattern of pollutant -NO2, N-NO3, NNH3 dan P-PO4 non- point source (NPS) , from agricultural activities in Wuryantoro watershed. The distribution pattern starts from existing Nitrogen and phosphorus compounds in wastewater agriculture, then flows into the river Wuryantoro and estuarine reservoir. Results inventory of pollutant sources can be used to guide in pollution control in the WGM. The research method is descriptive laboratory. Sampling points are set using GPS. Sampling is done based on the guidelines in SNI 6989.59 : 2008. Analysis of N-NO3 procedure referred to SNI 06-2480-1991, analysis procedures N-NO2 refers to APHA 4500 B , 2005, the analysis of N-NH3 procedure refers to the SNI 06-6989.30-2005 , analysis of P - PO43- procedure referred APHA 4500-PO43- D, 2005. The results showed that nitrogen compounds are released by pollutant source is large enough and declined after arriving at the estuary of the WGM. Nitrogen compounds the actual pollution load below the maximum pollution load. Pollution load of Nitrogen compounds in the agricultural waste after fertilization 0-6 times a day under the maximum pollution load , while Phosphorus compounds above maximum pollution load . Keyword: Distribution, Nitrogen, Phosphorus, NPS, Reservoir

1. PENDAHULUAN Kegiatan masyarakat di daerah tangkapan air (DTA) mempunyai kontribusi menimbulkan pencemaran di waduk Gajah Mungkur Wonogiri (WGM). Kegiatan pertanian berpotensi sebagai sumber pencemaran. Sebagian besar penggunaan lahan di DTA WGM untuk persawahan. Kegiatan pertanian dengan memanfaatkan sumber air irigasi, berlangsung sepanjang musim. Sedangkan sawah tadah hujan hanya beroperasi saat musim penghujan. Luas lahan sawah di Sub DAS Wuryantoro sebesar 2.010,81 Ha, yang menggunakan sistem pengairan 23,64%, pengairan ½ teknis 16,51%, pengairan sederhana 17,42%, pengairan tadah hujan 42,43% dan tanpa sawah pasang surut.

SNaTKII II – 10 Oktober 2015

88

Berdasarkan [1], sumber utama pencemaran air yang berkaitan dengan kegiatan pertanian adalah 1) penggunaan pestisida, herbisida, dan fungisida. 2) penggunaan pupuk kimia yang berlebihan. Kandungan nutrien dalam pupuk menyebabkan proses eutrofikasi pada air permukaan. Nitrogen dan pospat yang terbawa menuju air permukaan menyebabkan eutrofikasi pada danau, waduk dan sungai. Pencemaran air yang ditimbulkan dari kegiatan pertanian dikategorikan sebagai sumber pencemar air tak tentu atau non point source (NPS). Sumber pencemar NPS, adalah sumber pencemar yang berasal dari kumpulan beberapa kegiatan individual secara periodik, dan jumlahnya terlalu banyak untuk diidentifikasi sebagai sumber-sumber pencemar air tertentu atau point source (PS) dalam inventarisasi. Kegiatan-kegiatan ini meliputi penggunaan senyawa agrokimia dan pemupukan atau perabukan. Kegiatan pertanian sebagai sumber pencemar air NPS, memberikan kontribusi yang berarti pada pencemar air secara nasional, khususnya di daerah-daerah yang menggunakan senyawa agrokimia seperti pestisida, herbisida dan pupuk kimia, dapat menyebabkan beban pencemaran yang berarti pada sumber air melalui aliran larian (run off), yang mengandung residu bahan-bahan tersebut. Perkiraan kasar tingkat pencemaran air dari kegiatan pertanian dapat diperoleh berdasarkan data primer produksi dan data penggunaan agrokimia yang meliputi antara lain: informasi jenis dan jumlah hasil panen, komposisi dan volume pestisida pupuk yang digunakan, dan jumlah ternak. Jenis pencemar utama yang berasal dari kegiatan pemanfaatan lahan seperti pertanian adalah sedimen, N, P, pestisida, BOD, logam berat [1]. Kegiatan pertanian tidak ramah lingkungan akan menyumbangkan limbah ke WGM sebagai sumber polutan pada parameter TSS, pestisida, N-NH3, N-NO2, N-NO3 dan P-PO4. Sebagian besar pupuk yang digunakan petani adalah pupuk kimia, seperti urea, TSP, Ponska, NPK, dll. Pupuk tersebut mengandung unsur hara tanaman Nitrogen, Sulfur, Kalium dan Pospat, yang dibutuhkan tanaman dalam konsentrasi besar, untuk pembentukan asam amino, protein, klorofil, nuleotida dan enzim. Pada proses pemupukan, Nitrogen dalam pupuk akan terurai menjadi amonia, nitrit dan nitrat, sedangkan Pospor dalam pupuk akan terurai menjadi pospat. Menurut [2] tidak semua pupuk terserap oleh akar tanaman, sebagian besar (70%) terlarut dalam air dan masuk ke sungai yang akan membawa sampai perairan WGM sebagai sumber polutan. SNaTKII II – 10 Oktober 2015

89

Dampak dari kegiatan pertanian akan menghasilkan limpasan, sedimen nitrat dan posfat yang masuk ke badan air [3]. Salah satu yang harus dilakukan adalah menginventarisasi senyawa-senyawa Posfat dan Nitrogen seperti Amonia, Nitrit dan Nitrat, yang terdapat di badan air, untuk mengendalikan pencemaran. Senyawa tersebut bersifat metabolitoksik dan sangat berbahaya bagi lingkungan. Keberadaan fosfat secara berlebihan yang disertai dengan keberadaan nitrogen dapat menstimulir ledakkan pertumbuhan algae di perairan (algae bloom). Algae yang berlimpah ini dapat membentuk lapisan pada permukaan air, yang selanjutnya dapat menghambat penetrasi oksigen dan cahaya matahari sehingga kurang menguntungkan bagi ekosistem perairan [4]. 2. METODE PENELITIAN Penelitian ini merupakan penelitian deskriptif laboratoris. Data penelitian merupakan hasil analisis laboratorium terhadap sampel yang diambil saat musim penghujan. Sampling air limbah pertanian dilakukan sebanyak empat kali, dengan memperhatikan variabel berubah masa tanam padi. Titik sampling ditentukan pada outlet lahan pertanian sebelum masuk ke sungai Wuryantoro,

outlet sungai

Wuryantoro dan muara sungai yang berjarak 100 m dari outlet sungai ke badan air WGM. Teknik sampling mengacu SNI 06-6989.30-2005. Alat yang digunakanpada Penelitian ini adalah Spektrofotometer UV-Vis (Shimadzu) yang telah dikalibrasi, pipet ukur 10 ml, pipet volume 1ml, 10ml, 25 ml, 50 ml, labu ukur 100ml, labu erlenmeyer 100 ml, pemanas air yang dilengkapi dengan pengatur suhu, gelas beaker 100 ml, gelas ukur 100 ml, parafilm, GPS(Global Positioning System). Sedangkan bahan yang digunakanadalah sampel air limbah pertanian, diperoleh dari Desa Bendungan, Genuk Harjo, Wuryantoro, Wonogiri, NaCl 30%, H2SO4 97%, Brucin-asam sulfanilat, reagen warna, fenol, Natrium Nitroprusida, larutan pengoksidasi, indikator PP, ammonium molibdat reagen I, SnCl2 reagen I, dan aquades. Analisis parameter kimia pada perairan pertanian dilakukan berdasarkan SNI dan APHA terkait dan membandingkan dengan PP Nomor 82 Tahun 2001 tentang baku mutu air kelas I dan II. Prosedur Analisis N-NO3 mengacu SNI 062480-1991,prosedur analisis N-NO2 mengacu APHA 4500-NO2- B, 2005, prosedur analisis N-NH3 mengacu pada SNI 06-6989.30-2005, prosedur analisis P-PO43SNaTKII II – 10 Oktober 2015

90

mengacu APHA 4500-PO43- D, 2005. Analisis beban pencemaran yang berasal dari limbah pertanian dilakukan dengan berdasarkan debit air limpasan dari daerah pertanian dan konsentrasi masing-masing unsur pencemar dalam air limpasan tersebut. Beban pencemaran pertanian yang aktual, dihitung dengan menggunakan persamaan [5]. BPA=A x Qp x C(a) x f .......................1 Keterangan : BPA, Beban Pencemaran Aktual (kg/hr), adalah luas area lahan pertanian (ha), Qp: air larian (run off) per unit area (m3/ha/detik) dan C(a) adalah konsentrasi unsur pencemar aktual (mg/lt). Sedangkan perhitungan beban pencemaran maksimal yang diperbolehkan BPM=A x Qp x C(m) x f .....................2 Keterangan : BPM, Beban Pencemaran Maksimum (kg/hr), adalah luas area lahan pertanian (ha), Qp adalah air larian (run off) per unit area (m3/ha/detik) dan C(m) adalah konsentrasi baku mutu (mg/lt). f=faktor konversi=

1kg 1000 liter 84.600 detik kg.lt.detik x + =84,6 3 1.000.000 mg 1 hari mg.m3 .hari 1m

dimana, air larian (run off) per unit area lahan pertanian (Qp) diperoleh dari persamaan matematik metoda rasional perkiraan air larian dalam [6],yaitu Q = 0,0028 C i A .............................3 Q⁄A (Qp) =0,0028 C i ....................4 Keterangan : Q adalah air larian lahan pertanian (m3/detik), A adalah luas area lahan pertanian (ha), C adalah koefisien air larian, i adalah intensitas hujan (mm/jam). faktor konversi=

1 jam 1 menit + =0,0028 60 menit 60 detik

3. HASIL DAN PEMBAHASAN Debit Sungai Wuryantoro berkisar antara 0 sampai 69,59 m3/dt. Pasa musim kemarau tidak ada aliran air dari sub DAS ke WGM. Hal ini disebabkan tidak ada


91

hujan sehingga sungai Wuryantoro kering. Curah hujan berkisar antara 0-570 mm, dengan limpasan berkisar 0.0 – 335,5 mm. Pola pertanian menggunakan sistem tadah hujan, sehingga pada musim kemarau kegiatan pertanian tidak berjalan. Menurut [5], bahwa selama musim hujan kadar phospat dalam air limbah akibat penggunaan pupuk di areal pertanian akan masuk ke sumber air bersamaan dengan limpasan aliran air hujan. Diperkirakan kadar senyawa

Nitrogen dalam air waduk juga

mengalami peningkatan. Proses pemupukan berpengaruh terhadap terjadinya pencemaran air. Sekitar 3-30% dari bahan aktif pestisida mencapai target yang dituju baik itu daun, bunga atau yang lain. Sedangkan sisanya sekitar 70% akan terbuang dan hanyut bersama aliran air sehingga menyumbang terjadinya pencemaran air di perairan. Dampak dari kegiatan pertanian akan menghasilkan limpasan, sedimen nitrat dan fosfat yang masuk ke badan air [3].

3.1.

Eksisting senyawa Nitrogen dan Pospor dalam air limbah pertanian Amonia (N-NO3), dinamika konsentrasinya dalam air dipengaruhi oleh suhu

perairan. Pada musim kemarau, suhu lingkungan perairan meningkat, aktivitas bakteri meningkat, proses nitrifikasi dan nitratasi bekerja dengan baik, sehingga konsentrasi amonia rendah. Sedangkan pada musim penghujan terjadi sebaliknya [7]. Amonia dalam air merupakan racun bagi biota air, mengiritasi insang ikan dan jaringan lainnya [8]. Nitrit (N-NO2), terbentuk

dari proses oksidasi senyawa

amonia, bersifat tidak stabil mudah teroksidasi menjadi nitrat. Kandungan nitrit di perairan melebihi baku mutu, maka harus memdapatkan perhatian serius[8]. Nitrat (N-NO3), merupakan senyawa stabil, dihasilkan dari proses lanjutan dari oksidasi amonia menjadi nitrit, yang selanjutnya dioksidasi menjadi nitrat. Penelitian menunjukkan konsentrasi Amonia (NH3) pada limbah pertanian pada sampel yang diperiksa, memiliki kisaran konsentrasi yang berbeda- beda (gambar 1).


92

KADAR AMONIA mg/L

WAKTU RETENSI PEMUPUKAN VS NNH₃ DALAM AIR LIMBAH PERTANIAN 0.6 0.4 0.2 N-NH₃

0 0

2

4

6

WAKTU RETENSI (Hari)

Gambar 1. Waktu retensi pemupukan terhadap kadar amonia dalam air limbah pertanian Konsentrasi amonia tertinggi terdapat pada waktu tinggal pemupukan 2 hari yaitu sebesar 0,394 mg/L dan terendah terdapat pada waktu tinggal pemupukan 4 hari yaitu sebesar 0,0002 mg/L. Untuk konsentrasi amonia berdasarkan kriteria mutu air [9] kelas II tidak dipersyaratkan. Salah satu faktor yang mempengaruhi tingginya konsentrasi ini dapat terjadi akibat dari tingginya kadar bahan nitrogen anorganik, senyawa organik karbon dan sulfida yang berasal dari pemupukan dalam jangka panjang. Keberadaan bakteri Nitrosomonas sp dalam air akan mempercepat senyawa oksidari amonia menjadi senyawa nitrit, menyebabkan kandungan Amonia berkurang.

AxKADAR NITRIT mg/L

WAKTU RETENSI PEMUPUKAN VS NNO₂ DALAM AIR LIMBAH PERTANIAN 0.8 0.6 0.4 0.2

N-NO₂

0 0

2

4

6


Grafik 2. Waktu retensi pemupukan terhadap kadar nitrit dalam air limbah pertanian


93

Eksisting sumber polutan nitrit dari limbah pertanian di Sub DAS Wuryantoro, dipengaruhi oleh waktu tinggal pemupukan. Pada pemupukan 0 hari, 2 hari, 4 hari dan 6 hari diperoleh kandungan nitrit yang berbeda-beda, yaitu sebesar 0,0295 mg/L, 0,102 mg/L, 0,0491 mg/L dan 0,724 mg/L (disajikan pada gambar 2). Konsentrasi nitrit pada waktu tinggal pemupukan 0 hari dan 4 hari masih memenuhi kriteria mutu air [9]kelas II karena tidak melebihi batas maksimum yaitu 0,06 mg/L. Sedangkan untuk konsentrasi nitrit pada waktu tinggal pemupukan 2 hari dan 6 hari tidak memenuhi kriteria mutu air kelas II karena melebihi batas maksimum konsentrasi nitrit yaitu 0,06 mg/L. Menurut [4], kadar nitrit pada perairan relatif kecil, lebih kecil daripada nitrat, karena segera dioksidasi menjadi nitrat. Perairan alami mengandung nitrit sekitar 0,001 mg/L dan sebaiknya tidak melebihi 0,06 mg/L [4].

KADAR NITRAT mg/L

WAKTU RETENSI PEMUPUKAN VS N-NO₃ AIR LIMMBAH PERTANIAN 8 7 6 5 4 3 2 1 0

N-NO₃

0

2

4

6


Gambar 3. Grafik waktu retensi pemupukan terhadap kadar nitrit dalam air limbah pertanian Nitrat (NO3) merupakan bentuk utama nitrogen di perairan alami dan merupakan nutrient bagi pertumbuhan tanaman dan algae [4]. Hasil pengukuran parameter NNO3 dalam air limbah pertanian di dusun bendungan disajikan pada gambar 3. Hasil pengukuran konsentrasi nitrat (N-NO3) dalam air limbah pertanian dusun bendungan menunjukkan bahwa konsentrasi nitrat pada waktu tinggal pemupukan 0 hari sebesar 7,19 mg/L, waktu tinggal pemupukan 2 hari sebesar 3,047


94

mg/L, waktu tinggal pemupukan 4 hari sebesar 1,60 mg/L dan waktu tinggal pemupukan 6 hari sebesar 0,914 mg/L. Konsentrasi nitrat tersebut masih memenuhi kriteria mutu air [9]kelas II yaitu tidak lebih dari 10 mg/L. Menurut Davis dan Cornwell (1992) dalam [2] pada perairan yang menerima limpasan air dari daerah pertanian yang banyak mengandung pupuk, kadar nitrat dapat mencapai 1000 mg/L. Semakin lama waktu tinggal pemupukan, konsentrasi nitrat yang terbawa ke aliran sungai wuryantoro semakin sedikit. [3] juga menyatakan bahwa dampak dari kegiatan pertanian akan menghasilkan limpasan, sedimen nitrat dan fosfat. Menurut [5], bahwa selama musim hujan kadar phospat dalam air limbah akibat penggunaan pupuk di areal pertanian akan masuk ke sumber air bersamaan dengan limpasan aliran air hujan. Nitrifikasi adalah proses penting dalam siklus nitrogen, yang merupakan proses oksidasi amonia menjadi nitrit dan nitrat. Nitrifikasi berlangsung pada kondisi aerob. Oksidasi amonia menjadi nitrit dilakukan oleh bakteri Nitrosomonas. Oksidasi nitrit menjadi nitrat dilakukan oleh bakteri Nitrobacter [10]. Kadar nitrat yang melebihi 5 mg/L menggambarkan terjadinya pencemaran antropogenik yang berasal dari aktivitas manusia. Kadar N-NO3 melebihi 0,2 mg/L dapat mengakibatkan terjadinya eutrofikasi perairan yang selanjutnya menstimulir pertumbuhan algae dan tumbuhan air secara pesat (blooming). Air hujan memiliki kadar nitrat sekitar 0,2 mg/L.

KADAR POSPAT mg/L

WAKTU RETENSI PEMUPUKAN VS P-PO₄ PADA LIMBAH PERTANIAN 1.5 1 0.5 P-PO₄ 0 0

2

4

6


Gambar 4. Grafik waktu retensi pemupukan terhadap kadar pospat dalam air limbah pertanian


95

Hasil pengukuran kadar phospat (P-PO4) dalam air limbah pertanian dusun bendungan menunjukkan bahwa konsentrasi phospat dari waktu tinggal pemupukan 0 hari, 2 hari, 4 hari dan 6 hari tidak memenuhi kriteria mutu air kelas II. Berdasarkan hasil pengukuran kandungan phospat dalam air limbah pertanian dusun bendungan, maka mengindikasikan bahwa air limbah pertanian yang masuk ke sungai wuryantoro berada pada kondisi tercemar. Limpasan daerah pertanian yang menggunakan pupuk dan insektisida memberikan kontribusi terhadap kadar fosfor dalam perairan. Menurut [3], menyatakan bahwa dampak dari kegiatan pertanian akan menghasilkan limpasan, sedimen nitrat dan fosfat. Konsentrasi phospat dalam air limbah pertanian tergolong cukup tinggi serta menunjukkan bahwa daerah pertanian yang mengandung pupuk. Hal ini dibuktikan dengan hasil pengukuran air limbah pertanian pada waktu tinggal pemupukan 0 hari diperoleh kosentrasi phospat sebesar 1,0725 mg/L, waktu tinggal pemupukan 2 hari sebesar 0,689 mg/L. Untuk waktu tinggal pemupukan setelah 4 hari sebesar 0,5448 mg/L, sedangkan waktu tinggal pemupukan 6 hari diperoleh konsentrasi phospat sebesar 0,377 mg/L. Konsentrasi phospat tersebut menunjukkan bahwa semakin sedikit waktu tinggal pemupukan maka semakin banyak pupuk yang yang terbuang dan hanyut bersama aliran air sehingga menyumbang terjadinya pencemaran air di sungai wuryantoro. Hal ini mengindikasikan bahwa nutrient atau bahan pencemar akibat penggunaan pupuk di areal pertanian akan masuk ke sumber air bersamaan dengan limpasan aliran air hujan. 3.2. Pola aliran senyawa Nitrogen dan Pospor dari sumber NPS sampai muara WGM Untuk mengetahui pola aliran distribusi sumber polutan senyawa Nitrogen dan Pospor, dari sumber NPS pertanian, dilakukan penelitian terhadap: 1) air limbah yang dikeluarkan oleh kegiatan pertanian, air sungai yang diambil di titik outlet sungai sebelum masuk waduk dan air muara yang berjarak 100 m dari ujung sungai. Transformasi nitrogen (N), merupakan proses nitrifikasi, yaitu konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen, menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain, seperti nitrogen amonia (N-NH3), nitrogen nitrit (N-NO2) dan nitrogen nitrat (N-NO3). Transformasi ini dapat terjadi secara biologi maupun non biologis. Secara


96

biologis transformasi terjadi karena peran bakteri disebut biotransformasi. Bakteri Nitrosomonas sp berperan dalam proses biologi oksidasi amoniun menjadi nitrit, dan bakteri Nitrobacter sp berperan merubah nitrit menjadi nitrat [10]. Kondisi eksisting senyawa Nitrogen dan Pospor pada sampel yang diteliti disampaikan pada tabel 1.

Tabel 1. Eksisting sumber polutan Nitrogen dan Pospor dari NPS sampai ke WGM Parameter Polutan N-NO3 N-NO2 N-NH3 P-PO4

Min (mg/L)

0,916 0,0295 0,0002 0,377

Outlet Pertanian Maks Rata-rata (mg/L) (mg/L)

7,19 0,724 0,394 1,0725

4,053 0,377 0,197 0,725

Outlet Sungai Wuryantoro Min Maks Rata-rata (mg/L) (mg/L) (mg/L)

Muara Sungai Wuryanoro Min Maks Rata-rata (mg/L) (mg/L) (mg/L)

0,03 0,0005 0,001 0,1252

0,01 0,0015 0,0006 0,1282

0,3 0,018 0,0169 0,1554

0,17 0,009 0,009 0,14

0,005 0,0016 0,013 0,257

Kriteria Mutu Air* (mg/L)

0,008 0,002 0,01 0,19

10 0,06 0,5 0,2

*PP 82 Tahun 2001, kelas II

Sumber Nitrogen di perairan WGM terutama berasal dari limbah pertanian dan budidaya ikan dalam KJA [11]. Air limbah pertanian yang menggunakan pupun anorganik, seperti NPK, Ponska, urea dll merupakan penyumbang nitrogen perairan. Pupuk nitrogen dalam air di persawahan akan terurai menjadi amonia. Hanya 30% pupuk yang terserap akar tanaman, sisanya 70% akan melimpas ke sungai dan waduk [2]. Pada musim penghujan konsentrasi amonia mengalami tren tinggi, bila musim kemarau tren kecil [12]. Contoh reaksi hidrolisis pupuk urea dalam air, sebagai berikut: CO(NH2)2 + H2O  2 NH3 + CO2 Urea

ammonia

Nitrogen amonia di lingkungan perairan berada dalam bentuk ion amonium. Hubungan diantara ke dua bentuk ini berada dalam suatu sistem keseimbangan, sebagai berikut [7]: NH3 + H2O

NH4++ OH-

Eksisting dalam air limbah pertanian yang diteliti, mengandung polutan Nitrogen dalam bentuk senyawa Amonia, maksimal sebesar 0,394 mg/L dan rerata 0.197 mg/L, disajikan pada grafik 5. Air limbah pertanian tersebut mengalir ke sungai Wuryantoro. Keberadaan polutan Amonia pada outlet sungai Wuryantoro, dapat ditunjukkan dari sampel yang diperiksa mengandung Amonia maksimal sebesar 0,0169 mg/L. Telah terjadi penurunan polutan Amonia, hal ini disebabkan sebagian


97

amonia telah mengalami biotransformasi menjadi nitrit oleh peran bakteri Nitrosomonas sp.

Pola Distribusi Amonia 0.5

kadar mg/L

0.4 0.3

Min

0.2

Max

0.1

Rerata

0 St 1

St 2

St 3

Titik sampling

Gambar 5. Grafik pola distribusi Amonia dari limbah pertanian sampai ke Sungai Wuryantoro dan Muara WGM. Distribusi polutan Nitrit. Hasil pengukuran laboratorium menunjukkan, konsentrasi Nitrit dalam air limbah pertanian pada titik outlet irigasi (St 1), selama masa pemupukan konsentrasi Nitrit maksimal sebesar 0,724 mg/L dan rata-rata sebesar 0,377, pada titik sampling outlet sungai Wuryantoro (St 2), konsentrasi maksinal sebesar 0,018 mg/L dan rata-rata sebesar 0,009 mg/L, sedangkan pada titik sampling muara WGM (St 3), rerata mempunyai kandungan nitrat maksimal sebesar 0,0016 mg/L dan rata-rata sebesar 0,002 mg/L. Dari Gambar 6, dapat dilihat bahwa pola aliran polutan senyawa Nitrit semakin menurun dari sumber polutan NPS sampai muara WGM.

Kadar Nitrit mg/L

Pola distribusi Nitrit 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

Min Max Rerata St 1

St 2

St 3

Titik Sampling

Gambar 6. Grafik Pola Aliran Distribusi Nitrit dari sumber NPS ke WGM


98

Penurunan nitrit dalam perairan ini disebabkan telah terjadinya biotransformasi perubahan nitrit menjadi nitrat oleh kelompok nitrobacter seperti Nitrobacter agilis [7], Nitrobakter winogradski [7, 13], melalui reaksi berikut:

NO2- +

1

/2O2 

NO3- + 18 Kcal.

Distribusi polutan Nitrat. Hasil pengukuran laboratorium menunjukkan, konsentrasi Nitrat dalam air limbah pertanian pada titik outlet irigasi (St 1), selama masa pemupukan rerata konsentrasi nitrat sebesar 4,053 mg/L, pada titik sampling outlet sungai Wuryantoro (St 2), konsentrasi rerata sebesar 0,17 mg/L, sedangkan pada titik sampling muara WGM (St 3), rerata mempunyai kandungan nitrat sebesar 0,008 mg/L. Pada Gambar 7 dapat dilihat, bahwa pola aliran polutan senyawa Nitrat semakin menurun dari sumber polutan NPS sampai muara WGM. Pengurangan kandungan Nitrat ini dipengaruhi oleh peran mikroorganisme dalam merombak Nitrat. Secara eksisting penurunan ini berarti kegiatan pertanian, menyumbang sedikit polutan Nitrogen pada proses pencemaran di muara WGM. Konsentrasi Nitrat tersebut masih memenuhi kriteria mutu air [1] kelas II yaitu tidak lebih dari 10 mg/L. Pola aliran N-NO₃ dari Sumber NPS sampai WGM

Kadar Nitrat mg/L

8 6 4

Min Max

2

Rerata 0 St 1

St 2

St 3

Titik sampling

Gambar 7. Grafik aliran N-NO3 dari outlet pertanian ke sungai dan muara WGM Kadar nitrat yang melebihi 5 mg/L menggambarkan terjadinya pencemaran antropogenik yang berasal dari aktivitas manusia. Kadar N-NO3 melebihi 0,2 mg/L dapat mengakibatkan terjadinya eutrofikasi perairan yang selanjutnya menstimulir pertumbuhan algae dan tumbuhan air secara pesat (blooming). Secara umum bila


99

dibandingkan dengan batas maksimum nitrat menurut [1], tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air yaitu 10 mg/L, kandungan nitrat masih berada dibawah batas maksimum. Berdasarkan hasil perhitungan hubungan konsentrasi P-PO4 pada outlet pertanian, outlet sungai wuryantoro dan muara WGM disajikan dalam gambar sebagai berikut : Pola distribusi Pospat 1.2

Kadar Pospat mg/L

1 0.8 0.6

Min

0.4

Max

0.2

Rerata

0 St 1

St 2

St 3

Titik Sampling

Gambar 8. Grafik Hubungan Konsentrasi Pospat pada Outlet Pertanian (St1), Outlet Sungai Wuryantoro (St 2), Muara Waduk Gajah Mungkur (St 3)

Hasil konsentrasi fosfat dalam outlet pertanian menunjukkan bahwa konsentrasi fosfat pada outlet pertanian diperoleh konsentrasi maksimal sebesar 1,0725 mg/L dan rerata sebesar 0,725 mg/L, pada outlet sungai wuryantoro konsentrasi maksimal sebesar 0,1554 mg/L dan rerata sebesar 0,14 mg/L. Sedangkan pada muara WGM, konsentrasi fosfat maksimal sebesar 0,257 mg/L dan rata-rata sebesar 0,19 mg/L. Dari Gambar 8 tersebut dapat dilihat bahwa konsentrasi fosfat pada outlet pertanian menyumbang sedikit pencemaran pada muara waduk gajah mungkur. Konsentrasi fosfat pada muara waduk gajah mungkur tersebut tidak memenuhi kriteria mutu air [1] kelas II yaitu tidak lebih dari 0,2 mg/L. Konsentrasi fosfat tersebut menunjukkan bahwa dari sumber NPS polutan pospat menurun sesampai di oulet sungai, akan tetapi sedikit naik pada sampel di muara WGM. Penambahan konsentrasi pospat dalam waduk pada titik muara, dimungkinkan dari kegiatan KJA. Hal ini mengindikasikan bahwa nutrient atau bahan pencemar akibat penggunaan pupuk di areal pertanian akan masuk ke sumber air bersamaan dengan limpasan aliran air hujan. SNaTKII II – 10 Oktober 2015

100

3.3.

Beban Pencemaran Sumber Polutan Nitrogen dan Pospor dari NPS

Beban pencemaran sumber polutan Amonia (9a), Nitrit (9b) dan Nitrat (9c), dari sumber NPS kegiatan pertanian, yang diteliti berdasarkan waktu tinggal (retensi) pemupukan, disajikan pada gambar 9 berikut:

Amonia Beban Pencemaran (kg/hari)

0.01 0.0085

0.008 0.006 0.004

BPA Amonia

0.0028

BPM Amonia

0.002 0.0002

3E-06

0.0007

0 0 hari

2 hari

4 hari

6 hari

Waktu Tinggal Pemupukan

Gambar 9a. Grafik Perbandingan BPA Sumber Polutan Amonia terhadap Waktu Tinggal Pemupukan Beban Pencemaran (kg/hari)

Nitrit 0.014 0.012 0.01 0.008 0.006 0.004 0.002 0

0.0122

BPA Nitrit 0.0005

0.0017

0.0008

BPM Nitrit 0.001

0 hari 2 hari 4 hari 6 hari Waktu Tinggal Pemupukan

Gambar 9b. Grafik Perbandingan BPA Sumber Polutan Nitrit Vs Waktu Tinggal Pemupukan


101

Beban Pencemaran (kg/hari)

Nitrat 0.18 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0

0.1692 0.1216 BPA Nitrat

0.0515 0.0271

0 hari

2 hari

4 hari

0.0155

BPM Nitrat

6 hari


Gambar 9c. Grafik Perbandingan BPA Sumber Polutan Nitrat Vs Waktu Tinggal Pemupukan BPA sumber polutan amonia dan Nitrat masih

berada di bawah BPM yang

diperbolehkan. Pada saat hari ke dua pemupukan, beban pencemaran aktual dari sumber polutan amonia sebesar 0,0028 kg/hari. Beban pencemaran aktual pada amonia, dikarenakan terjadinya

dekomposisi

pupuk

oleh

mikroba

dan

jamur,

setelah

disemprotkan/ditebarkan ke tanaman. beban pencemaran parameter Nitrat tertinggi ditunjukkan pada waktu tinggal pemupukan 0 hari sebesar 0,1216 kg/hari. Pada waktu tinggal setelah pemupukan 0 hari, kandungan beban pencemaran pada Nitrat tinggi dikarenakan banyaknya pupuk yang tidak terserap oleh tanaman, melainkan terbuang dan hanyut bersama aliran air, sehingga dapat menyumbang terjadinya pencemaran air di perairan yang masuk ke badan Sungai Wuryantoro. Beban pencemaran aktual sumber polutan nitrit dalam limbah pertanian masih berada di bawah baku mutu air kelas II untuk waktu tinggal pemupukan 0 hari dan 4 hari karena tidak melebihi dari BPM yaitu 0,0010 kg/hari. Sedangkan untuk waktu tinggal pemupukan 2 hari dan 6 hari diperoleh BPA yang melebihi BPM sehingga tidak memenuhi baku mutu air kelas II.


102

Beban Pencemaran (kg/hari)

Sumber polutan Fosfat 0.02

0.0181

0.015

0.0116 0.0092

0.01

0.0064

0.005

0.0034

0 0 hari

2 hari

4 hari

BPA Fosfat BPM Fosfat

6 hari


Gambar 10. Grafik BPA, BPM VS Waktu tinggal sumber polutan Pospat Beban pencemaran aktual (BPA) sumber polutan pospat, pada semua waktu tinggal pemupukan, telah melebihi beban pencemaran maksimal (BPM) yang diperbolehkan pada air sungai berdasarkan kualitas air kelas dua [1]. Pemupukan dengan waktu tinggal 0 hari memberikan beban pencemaran aktual tertinggi pada perairan sungai, yaitu sebesar 0,0181 kg/hari. BPA dari sumber polutan Pospat ke air sungai semakin menurun sampai pada masa pemupukan 6 hari. BPA sumber polutan Pospat pada semua waktu tinggal pemupukan telah melebihi BPM sebesar 0,0034 kg/hari. Pada waktu tinggal pemupukan 0 hari, kandungan beban pencemaran fosfat tinggi dikarenakan banyaknya pupuk yang tidak terserap oleh tanaman tersebut melainkan terbuang dan hanyut bersama aliran air, sehingga menyumbang terjadinya pencemaran air di perairan yang masuk ke badan sungai wuryantoro. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa air limbah pertanian tersebut tidak dapat digunakan sesuai peruntukan kelas II [1]. Kondisi ini menunjukkan adanya masukan beban pencemaran Fosfat dari kegiatan pertanian. 4. KESIMPULAN Pola distribusi sumber polutan Nitrogen, yang dihitung sebagai Amonia, Nitrit danNitrat serta sumber polutan Pospor yang dihitung sebagai Pospat dalam air limbah pertanian sebagai sumber NPS, mengalami tren penurunan pada sampel oultet sungai dan muara waduk.Waktu tinggal pupuk selama proses pemupukan berpengaruh terhadap beban pencemaran aktual dalam air limbah pertanian sebagai sumber NPS. Setelah masa pemupukan 0-6 hari, air limbah pertanian di sub DAS


103

Wuryantoro menyumbangkan beban pencemaran aktual senyawa amonia sebesar 0,0028 kg/hari, Nitrit sebesar 0,0122 kg/hari,

Nitrat sebesar 0,1216 kg/hari

dan Pospat sebesar 0,0181 kg/hari. 5. SARAN Untuk melengkapi data sumber pencemar aktual, yang mencemari waduk WGM, sebaiknya dilakukan penelitian terhadap sumber NPS dan PS dari luar waduk dan dalam waduk. UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terimakasih disampaikan kepada Kemenrikstekdikti, yang telah mendanai penelitian ini melalui hibah Penelitian Disertasi Doktor. DAFTAR PUSTAKA [1]

Permenlh, 2010, Peraturan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 01 tahun 2010, tentang Tata Laksana Pengendalian Pencemaran Air. [2] Agustiningsih, D. 2012. “Kajian Kualitas Air Sungai Blukar Kabupaten Kendal dalam Upaya Pengendalian Pencemaran Sungai’. Tesis. Semarang: Program Magister Ilmu Lingkungan, Universitas Diponegoro. [3] Casali, J. R. Gimenez, J. Diez, J. Álvarez-Mozos, J. D.V. de Lersundi, M. Goni, M.A. Campo, Y. Chahor, R. Gastesi, J. Lopez. 2010. Sediment production and water quality of watersheds with contrasting land use in Navarre (Spain). Agricultural Water Management 97 pp. 1683–1694 [4] Effendi, H. 2003. Telaah Kualitas Air : Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan Lingkungan Perairan. Penerbit Kanisius. Yogyakarta. [5] Zainudin, Z. Zulkifli, A. R., and J. Jaapar. 2009. Agricultural Non-Point Source Pollution Modeling In sg. Bertam, Cameron Highlands Using Qual2e.The Malaysian Journal of Analytical Sciences.Vol 13. No 2. pp 170 – 18 [6] Asdak, C. 2010. “Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai”. Jurnal. Gajah Mada University Press. Yogyakarta [7] Titiresmi dan Sopiah Nida, 2006, Teknologi Biofilter untuk Pengolahan Limbah Ammonia, Jurnal Teknik Lingkungan PTL-BPPT, Vol. 7, No. 2, ISSN 1441-318X, Jakarta Mei 2006, hal. 173-179. [8] Shen Q.R., Ran W., Cao H., 2003, Mechanisms of Nitrite Accumulation Occurring in Soil Niytrification, Chemosphere Journal, February 2013, Vol. 50 (6), 747-753, DOI:10.1016/S0045-6535 (02) 00215-1. [9] PP 82 Tahun 2001, Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air [10] Saha Mousumi, Sarkar Agnisvar and Bandhophadhyay, 2013, Developmant of Molucular Identification of Nitrifing Bacteria in Water Bodies of East Kolkata Wetland, West Bengal, Journal Bioremidiation & Biodegradation, SNaTKII II – 10 Oktober 2015

104

2013, 5;1, http://dx.doi.org/10.4172/2155-6199.1000211. ISSN: 21556199 JBRBD, an open access journal. [11] Pujiastuti, P., Pranoto, Ismail Bagus, 2013, Model Control of Water Quality Decrease Gajah Mungkur Reservoir with Dynamics System Approach, 1st ICSAE (International Conference on Sustainable Agriculture and Enviroment) 2013, June 26th-29th 2013, ISBN: 978-979-498-838-1: page 309. [12] Xia Yu. H. Lingguang. Xu Ligang. 2011. Characteristics of Diffuse Source N Pollution in Lean Ri ver Catchment. Procedia Environmental Sciences.Vol. 10. pp 2437 – 2443 [13] Inamori Yuhei, Wu Lei Xiao and Mizuochi, 1997, N2O Producing Capability of Nitrosomonas europea, Nitrobacter winogradskyi and Alcaligenes faecalis, Wat, Sci, Tech. Vol. 36, No. 10, pp 65-72, 1997, ©1997 IAWQ. Published by Elsevier Science Ltd. PII: S0273-1223(97)00643-4.


105

Pola Distribusi Pencemar Nitrogen Dan Fosfor Non Point Source Sub Das Wuryantoro Ke Waduk Gajah Mungkur Wonogiri

Recommend Documents