Download - Pres-PENCEMARAN AIRTANAH DI KECAMATAN TULUNG, KLATEN (2014) (Heru Hendrayana)

Hastomo

Dr. Ir. Heru Hendrayana

Dr. Doni Prakasa Eka Putra, S.T., M.T.

1. Kecamatan Tulung merupakan daerah yangmemiliki potensi airtanah yang baik

2. Kecamatan Tulung merupakan daerahsentra industi tepung aren

3. Kegiatan industri yang besar tidak diikutidengan kesadaran akan kelestarianlingkungan.

1. Menganalisa kondisi hidrogeologi daerah penelitian

2. Memodelkan aliran airtanah untuk mengetahui pola aliran airtanah daerah penelitian

3. Mengidentifikasi jenis pencemar dan kadar zat pencemar pada air limbah dan sumber airtanah di sekitar industri pengolahan aren

4. Memprediksi pola penyebaran pencemar pada airtanah di daerah penelitian

Setiadi dkk (1990), membagi geomorfologi menjadi satuan kaki

gunungapi, dengan ciri – ciri tempat keluarnya air

Sutikno et al (2006), merupakan satuan morfologi dataran kaki

gunungapi yang dicirikan sebagai berikut:

1. Relief : Datar – hampir datar

2. Batuan : Piroklastik dan endapan alluvium

Stratigrafi daerah penelitian menurut Wirakusumah dkk (1989),

merupakan endapan permukaan yang tersusun atas rombakan

dari endapan merapi tua dan merapi muda, berupa tufa, pasir,

dan breksi yang terkonsolidasi lemah hingga kuat.

- Djaeni (1982) menjelaskan bahwa daerah penelitian masuk ke

dalam akuifer dengan aliran melalui celah antar butir, dengan

produktifitas tinggi

- Sutekno et al (2006) menjelaskan bahwa daerah penelitian

termasuk ke dalam daerah airtanah berpotensi tinggi. Akuifer

ini hadir di satuan morfologi volcanik foot plain

Djaeni (1982)

Pencemaran airtanah merupakan masuknya zat secara fisik,

kimia maupun biologi ke dalam tubuh air baik alamiah maupun

buatan yang dapat menurunkan kualitas airtanah.

- Sumber pencemar menurut Putra (2007) :

1. Limbah perkotaan

2. Pusat pelayanan

3. Pertanian

4. Industri

- Sumber pencemar menurut OTA dalam Fetter 1999:

Sumber berasal dari tempat penyimpanan, pengobatan dan

pembuangan, khususnya di permukaan

- Sumber pencemar menurut OTA dalam Fetter 1999:

No.Kategori Sumber

KontaminanKeterangan

1 Kategori 1Sumber yang berasal dari keluarnya kontaminan tersebut, khususnya pada

daerah bawah tanah

2 Kategori 2Sumber yang berasal dari tempat penyimpanan, pengobatan dan atau

pembuangan, khususnya di permukaan

3 Kategori 3 Sumber yang berasal dari peruntuk menahan zat selama perpindahan

4 Kategori 4 Sumber yang berasal dari zat sebagai akibat dari kegiatan didaratan

5 Kategori 5Sumber yang berasal dari pipa untuk memasukan kontaminan airtanah ke

akuifer

6 Kategori 6Kejadian sumber secara alami yang keluar adalah membuat dan atau

membuat semakin buruk oleh aktivitas manusia

Jenis Industri Pengolahan Limbah

Kualitas Relatif Limbah

Terhadap Pedoman Air

Minum WHO

Kecil - RumahTidak memiliki pengolahan

limbahSedang

Sedang-BesarTidak benar Rendah - sedang

Benar Rendah

Jenis Industri

Pemeliharaan

pembuangan

limbah

Kebocoran

Buangan ke

Airtanah

Durasi dan

Kemungkina

n Kebocoran

Buangan

Kecil - Rumah

Tidak ada pemeliharaan,

tanah- limbah

perkotaan-sumur

pembuangan limbah

Kemungkinan

sedang

Kemungkinan

tinggi

Sedang - Besar

Pemeliharaan terbatas,

tanah – sumur – sungai

pembuangan dengan

baik

Kemungkinan

rendah hingga

sedang

Kemungkinan

sedang

Pemeliharaan baik,

sungai pembuangan

limbah

Kemungkinan

rendah

Kemungkinan

rendah

Putra (2007)

Tipe IndustriSalinity

load

Faecal

Pathogens

Bahan gizi,

Cl-N

Logam

berat

Hidrokarbon

(BTEX), fenol

Organik

sintetik

Metal, besi,

baja, mesin+ + + +++ +++ +

Mineral non-

matel+++ + + + + +

Kilang bensin

dan gas+ + ++ + +++ ++

Plastik +++ + +++ +++ +++ +++

Karet ++ + + + + ++

Senyawa kimia

organik++ ++ + ++ +++ +++

Senyawa kimia

anorganik++ + + +++ + +

Farmasi +++ ++ ++ + + +++

Bubur kertas &

kertas+ + ++ + +++ +++

Pemerosesan

kayu++ + ++ + +++ +++

Sabun &

deterjen++ ++ + + ++ +

Pabrik Tekstil +++ + +++ +++ ++ +++

Penyemakan

kulit+++ + ++ +++ ++ +++

Pestisida ++ + + + + +++

Penyubur +++ + +++ + ++ ++

Gula-Alkohol +++ + +++ + +++ +

Makanan ++ +++ +++ + + ++Tenega listrik

Estimasi konsentrasi limbah : + rendah ++ menengah +++ tinggi

Aren (arenga pinnata wurmb) merupakan tumbuhan yang

dimanfaatkan sebagai bahan bagu penghasil soun, cendol,

bakmi dang hunkwe dengan bahan dasar tepung aren. (Firdayati

dan Handajani (2005)

Dampak Negatif Dampak Positif

Menghasilkan limbah yang

mengakibatkan rusaknya estetika

dan mencemari airtanah (limbah

cair)

Meningkatkan taraf hidup

masyarakat sekitar industri

tepung aren

Berdasarkan analisa yang dilakukan oleh Firdayati dan

Handajani (2005), limbah cair hasil pengolahan aren menunjukan

beberapa parameter yang melebihi baku mutu, diantaranya

adalah zat padat tersuspensi, amoniak bebas, dan materi organik

(BOD dan COD). Namun di dalam limbah cair juga ditemukan

pula bakteri golongan coliform dan fecal coliform.

Berdasarkan pemaparan macam-macam kontaminan

yang hadir dalam limbah aren, maka penelitian akan

difokuskan kepada kandungan :

1. Nitrat,

2. Klorida,

3. materi organik (COD dan BOD),

4. Fenol

5. Kandungan minyak total

Menurut Mazor (1997), Klorida merupakan senyawa yang

berasal dari Chlorine. Chlorine merupakan senyawa garam

yang banyak hadir di alam. Ion Chlorine memiliki konsentrasi

yang rendah di dalam air secara alami, dimana konsentrasi

yang ada kurang dari 100 mg/L, kecuali di dalam air asin

(kadar garam tinggi).

Menurut Fetter (1999), Klorida merupakan ion yang tidak

reactive. Klorida sewaktu-waktu digunakan sebagai pengusut di

dalam studi air tanah, karena Klorida bersifat sederhana atau

konservatif.

- Mekanisme pergerakan zat pencemar di dalam airtanah tergantung dalam

hubungannya dengan variasi peroses yang mendorong perpindahan dan

proses lain yang menahan perpindahan itu sendiri (Boulding dan Ginn,

2004)

- Macam – macam mekanisme transportasi zat pencemar pada penelitian ini

adalah

+ Proses Adveksi

Bedient (1999) menjelaskan bahwa adveksi merupakan pergerakan

kontaminan yang mengikuti aliran airtanah dalam ruang pori

+Proses Dispersi

Bedient (1999) menjelaskan bahwa dispersi disebabkan heterogenitas

dalam media yang menimbulkan variasi dalam kecepatan dan jalur aliran.

(a) Adveksi dan dispersi & (b) hanya adveksi

(Bedient, 1999)

Penyebab terjadinya variasi kecepatan dan panjang lintasan

pada proses dispersi

Pengertian model :

Pendekatan atau penyederhanaan terhadap kenyataan di alam

yang kompleks dan bukan kenyataan itu sendiri. (Kinzelbach,

1986, 1987 & Ruber, 1991, dalam Hendrayana, 1994)

Klasifikasi model ada 3, yaitu fisik, analog, dan matematik

(Kinzelbach, 1986, 1987 & Ruber, 1991, dalam Hendrayana, 1994)

Penerapan model salah satunya dalam model prediksi

Satuan geomorfologi daerah penelitian dapat dibagi menjadi 2 satuan, yaitu :

1. Satuan Kaki Gunungapi

2. Satuan Dataran Banjir

PETA GEOMORFOLOGI DAERAH PENELITIAN

Satuan Kaki Gunungapi

- Besar kelerengan 2% - 5%

- Hidrolika daerah penelitian

dicirikan dengan munculnya

beberapa mataair

Satuan Dataran Banjir

- Lembah sungai berbentuk U

- Proses fluviatil terjadi

- Erosi secara vertikal

mendominasi

Satuan geologi daerah penelitian dapat dibagi menjadi 2 satuan, yaitu :

1. Endapan Pasir Lempungan

2. Endapan Pasir Bongkah

PETA GEOLOGI DAERAH PENELITIAN

Endapan Pasir Lempungan

- Endapan pasir berwarna

coklat, berukuran lempung

hingga pasir sedang

Endapan Pasir Bongkahan

- Endapan pasir bongkah

berwarna abu-abu, berukuran

pasir halus hingga brangkal

Kondisi hidrogeologi akan mencakup beberapa hal, diantaranya:

1. Kondisi Klimatologi

2. Sistem Akuifer

3. Pola aliran airtanah

4. Kualitas airtanah

Pada daerah penelitian rata-rata curah hujan yaitu

sebesar 210,92 mm/bulan atau 2531 mm/tahun

Menurut Selles et al (2012), suhu daerah penelitian dapatdihitung bahwa suhu rata-rata daerah penelitian adalah 19,36oC. pada ketinggian 1456 m d.p.l.

Kenaikan atau pun penurunan suhu untuk setiap ketinggian 100meter, maka memiliki beda suhu 0,8 oC. Sehingga dapatdihitung rata – rata suhu pada daerah penelitian ini adalah 28,6oC

Putra (2007)

Dengan menggunakan rumus tersebut didapat nilai evapotranspirasi daerah

penelitian sebesar 46,733 mm/tahun.

Putra (2007)

Dengan menggunakan rumus tersebut didapat nilai runoff daerah penelitian

sebesar 400.7 mm/tahun.

Putra (2007)

Dengan menggunakan rumus tersebut didapat nilai runoff daerah penelitian

sebesar 400.7 mm/tahun.

Putra (2007)

Dengan menggunakan rumus tersebut didapat nilai imbuhan airtanah di

daerah penelitian sebesar 2083,567 mm/tahun.

Selles et al (2012)

Pengukuran ketinggian muka airtanah

Peta sumber airtanah

Pola aliran airtanah

Pemodelan airtanah akan mencakup :

1. Konseptual Model

2. Model Setup- Pemilihan daerah model

- Diskritisasi model

- Kondisi batas

- Parameter model

- Kalibrasi model

3. Hasil pemodelan

Konseptual Model

Head Controlled Boundary

Head Controlled Boundary

Co

nsta

nt H

ead

Bo

un

dary

Co

nsta

nt

Head

Bo

un

dary

Kali Bentangan

Kali Pusur

Deskritisasi Model & Kondisi Batas Model

Batas Bawah Akuifer

Tersusun atas batupasir, breksi laharik, tuff dan andesit rekahan. Batas bawah

akuifer berupa lapisan andesit rekahan yang diinterpretasikan sebagai akuitard

yang berada pada elevasi sekitar 50 m dibawah muka tanah.

Specific Yield

Nilai specific yield dianggap 1 zona dengan nilai 0,20. Litologi yang dominan

adalah pasir krikilan.

Konduktivitas Hidrolika (K)

Hasil perhitungan pumpping test (Selles, 2012), dimana nilai konduktifitas hidrolika

sebesar 4 x 10-6 m/s, dengan litologi penyusun berupa batupasir, breksi, tuff dan

andesit lapuk.

Parameter Klimatologi

Beberapa parameter klimatologi yang dibutuhkan diantaranya besar inviltrasi daerah

penelitian yaitu 2083,567 mm/tahun dan evapotranspirasi 46, 733 mm/tahun.

Tujuan dari model sensitivity analysis adalah untuk menunjukkan

tanggapan model terhadap variasi parameter masukan yang belum

diketahui

1. Merubah nilai K menjadi 4 x 10-5

2. Membagi segmen sungai .

NoSungai

Elevasi Permukaan Air

Sungai (m)

Elevasi Dasar Sungai

(m)Lebar Sungai (m)

Nama Sungai Segmen Dari Hingga Dari Hingga Dari Hingga

1 Kali Bentangan

Segmen 1 280 250 279,8 249,8 4,8 4,2

Segmen 2 250 200 249,8 199 4,2 4

Segmen 3 200 163,5 199 162,5 4 3,8

2 Kali Pusur

Segmen 1 270 250 269.5 249,8 4,8 4,2

Segmen 2 250 200 249,8 199 4,2 4

Segmen 3 200 163,5 199 162,5 4 4.5

3 Kali ASegmen 1 275 250 274,7 249,8 4 3,8

Segmen 2 250 212,5 249,8 212,3 3,8 3,5

4 Kali BSegmen 1 287,5 250 287,2 249,8 3,5 3,5

Segmen 2 250 212,5 249,8 212,3 3,5 3,5

5 Kali C Segmen 1 212,5 163,5 212,3 162,5 3,5 3,4

Hasil pengujian kimia airtanah untuk analisa zat pencemar

Parameter Kimia Satuan LimbahSumur

Gali 1

Sumur

Gali 2

Sumur

Gali 3

Sumur

Gali 4

Nitrat mg/L 13,34 39,5 39,5 27,84 95,93

Klorida mg/L 290 24 24 46 46

BOD mg/L 22,09 2,47 2,47 2,03 1,16

COD mg/L 1971,84 4,3 4,3 2,53 2,53

Fenol mg/L 0,0803 0,073 0,048 0,057 0,1257

Minyak Total mg/L 38 0 0 0 0

Hasil analisis kandungan klorida

Nomor Sampel Satuan Konsentrasi Klorida

Sumur Gali 5 mg/L 13,00









Sumur Gali 14 mg/L 10.92












Sumur Pantau 2 mg/L 22

Mataair Cokro mg/L 8,2

Mataair wangen mg/L 16,38

Lokasi pengambilan sampel

Peta konsentrasi klorida setiap lokasi sampel

Identifikasi zat pencemar hasil penelitian yang terkandung dalam limbah maupun sumber airtanah sekitar industri dapat dibandingkan dengan

1. KEP-51/MENLH/10/1995, untuk golongan I dan II (air limbah)

2. KEP-51/MENLH/10/1995, untuk golongan B (airtanah sumur)

3. Kadar Klorida berdasarkan Mazor (1997)

Parameter Kimia Satuan

Baku Mutu

KEP-51/MENLH/10/1995 Nilai Konsentrasi I II

Nitrat mg/L 20 30 13,34

Klorida* mg/L < 100 290

BOD mg/L 50 150 22,09

COD mg/L 100 300 1971,84

Fenol mg/L 0.5 1 0,0803

Minyak Total mg/L 10 50 38

Parameter

KimiaSatuan

Kadar Maksimum Gol B

KEP-51/MENLH/10/1995Sumur

Gali 1

Sumur

Gali 2

Sumur

Gali 3

Sumur

Gali 4Dianjurkan Diperbolehkan

Nitrat mg/L 5 10 39,5 39,5 27,84 95,93

Klorida mg/L 200 600 24 24 46 46

BOD mg/L 6 - 2,47 2,47 2,03 1,16

COD mg/L 10 - 4,3 4,3 2,53 2,53

Fenol mg/L 0,001 0,002 0,073 0,048 0,057 0,1257

Minyak Total mg/L Nihil Nihil 0 0 0 0

Kualitas Air Limbah

Kualitas Air Sumur

Peta kadar Nitrat dan batas baku mutu KEP-51/MENLH/10/1995

Peta kadar materi organik (COD & BOD) dan batas baku mutu KEP-51/MENLH/10/1995

Peta kadar minyak total dan batas baku mutu KEP-51/MENLH/10/1995

Peta kadar Klorida dan batas baku mutu menurut Mazor (1997)

Pola penyebaran zat pencemar limbah pengolahan aren digambarkan dengan 2 konsep, yaitu:

1. Pola penyebaran dengan melihat penyebaran konsentrasi Klorida

2. Pola penyebaran dengan membuat model arah aliran partikel pencemar dengan perangkat lunak Visual MODFLOW

Dengan menggunakan rumus kecepatan linier (Fetter, 2001), dapat

diketahui kecepatan aliran sebesar 157,7 m/tahun. Sehingga dari

kecepatan dan jarak yang diketahui maka dapat dilakukan

perhitungan waktu awal pergerakan kontaminan, yaitu pada 2002.

No Lokasi TujuanJarak Dari Sumber

Pencemar (m)

Kecepatan

Aliran airtanah

(m/tahun)

Waktu*

(tahun)

1Pabrik air

minum3.349 157.7 21

2 Sidowilayah 4.000 157.7 25

3 Krokosan 4.000 157.7 25

4 Janti 2.386 157.7 15

X1= 1.676 m

Peta sebaran konsentrasi Klorida

Prediksi pergerakan pencamar di daerah penelitian dengan

menggunakan perangkat lunak Visual MODFLOW dapat dilakukan

beberapa skenario.

No. Skenario Sumur Pompa

KoordinatKedalaman

Screen (m)*

Debit

pemomp

aan

(l/detik)X Y Atas Bawah

1 Skenario 1Tanpa

pemompaan- - - - -

2 Skenario 2 Sumur Pompa 1 459751.722 9160312.721

52,5 57,5

2372,5 77,5

87,5 97,5

107,5 112,5

3 Skenario 3

Sumur Pompa 1 459751.722 9160312.721

52,5 57,5

2372,5 77,5

87,5 97,5

107,5 112,5

Sumur Pompa 2 460193.442 9159946.16

27.5 32.5

2347.5 52.5

62.5 72.5

82.5 87.5

No.Sumber

Partikel

Koordinat AwalLokasi

Pencapaian

Koordinat Akhir Jarak

Tempuh

(m)

Waktu

Tempuh

(tahun)X Y X Y

1Partikel

no. 11459488,736 9161250,087

Dusun

Krokosan463148,142 9159969,431 4,3 27

2Partikel

no. 1459348,087 9161347,948

Dusun

Padakan462409,257 9160169,955 3,3 21

3Partikel

no. 10459542,601 9161083,453

Dusun

Ngendolor460616,414 9160548,199 1,4 8

4Partikel

no. 7459336,225 9160837,39

Dusun

Mranggen460249,64 9160400,826 1 6

No.Sumber

Partikel


Pencapaian


Tempuh

(Km)

Waktu

Tempuh

(tahun)X Y X Y

1Partikel

no. 1459348,087 9161347,948

Dusun

Krokosan463148,142 9159969,431 4 25

2Partikel

no. 10459542,601 9161083,453

Dusun

Ngendokidul460771,638 9160366,482 1.5 10

3Partikel

no. 8459542,601 9161083,453

Dusun

Manggung459917,825 9160690,598 0.5 3

4Partikel

no. 8459336,225 9160837,39

Dusun

Mranggen460249,64 9160400,826 1 6

5Partikel

no. 6459164,291 9160842,988 Desa Cokro 460119,552 9160300,541 1 6

No.Sumber

Partikel


Pencapaian


Tempuh

(Km)

Waktu

Tempuh

(tahun)X Y X Y

1Partikel

no. 1459348,087 9161347,948

Selatan

Dusun

Krokosan

463151,683 9159867,946 4 25

2Partikel

no. 7459333,738 9160840,292 Desa Cokro 460119,552 9160300,541 1 6

3Partikel

no. 8459336,225 9160837,39

Dusun

Mranggen460249,64 9160400,826 1 6

4Partikel

no. 6459164,291 9160842,988

Dusun

Tegalrejo461000,065 9159457,18 2,3 15

1. Kondisi hidrogeologi daerah penelitian terdiri dari sistem

akuifer bebas pada akuifer pori bagian atas dan akuifer

tertekan pada akuifer pori bagian bawah dan akuifer rekahan

dan pola penyebaran relatif barat ke timur

2. Pemodelan aliran airtanah dengan Visual MODFLOW

menunjukan pola aliran barat – timur

3. Zat pencemar pada air limbah berupa Klorida dan Minyak Total.

Sedangkan pada air sumur berupaKlorida dan Nitrat

4. Pergerakan zat pencemar akan mengikuti aliran airtanah ke

arah timur, dan sebagian partikel akan masuk ke dalam aliran

sungai Kali B dan Kali C