Model Matematis Perubahan Kualitas Air Sungai (BOD, COD, TSS) Terhadap Jarak Di Daerah Aliran Sungai (DAS) Brantas, Jawa Timur

MODEL MATEMATIS PERUBAHAN KUALITAS
AIR SUNGAI (BOD, COD, TSS) TERHADAP JARAK
DI DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) BRANTAS, JAWA TIMUR

FASIH HUDA WIRA TAMA

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Model Matematis
Perubahan Kualitas Air Sungai (BOD, COD, TSS) di Daerah Aliran Sungai
(DAS) Brantas, Jawa Timur adalah benar karya saya denganarahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Juni 2014
Fasih Huda Wira Tama
NIM F44100031

ABSTRAK
FASIH HUDA WIRA TAMA. Model Matematis Perubahan Kualitas Air Sungai
(BOD, COD, TSS) Terhadap Jarak di Daerah Aliran Sungai (DAS) Brantas, Jawa
Timur. Dibimbing olehROH SANTOSO BUDI WASPODO.
Limbah kegiatan industri, domestik, dan kegiatan yang lain yang dibuang ke
badan air dapat berdampak negatif terhadap sumberdaya air, yang salah satunya
dapat menyebabkan perubahan kualitas air sungai. Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui kualitas air sungai di DAS Brantas dengan parameter BOD, COD,
dan TSS, menganalisis hubungan parameter kualitas air (BOD,COD, dan TSS)
terhadap jarak dari garis pantai, dan membuat model perubahan kualitas air sungai
di DAS Brantas dengan menggunakan analisis regresi. Kegiatan yang dilakukan
berupa pengumpulan data sekunder mengenai kualitas air Sungai Brantas, data
debit dan curah hujan DAS Brantas, serta digitasi jarak dengan menggunakan
software Arcgis versi 10 dan Google earth. Hasil pengolahan data dibandingkan

dengan standar kualitas air yang ditetapkan pada Peraturan Pemerintah Nomor 82
Tahun 2001. Berdasarkan hasil analisis dapat disimpulkan bahwa kualitas air di
Sungai Brantas(berdasarkan parameter BOD, COD, dan TSS) pada bagian hulu,
tengah, dan hilir termasuk dalam kualitas air kelas III dan kondisikualitas airdi
Sungai Brantas tidak terpengaruh oleh jaraknya dari garis pantai. Kualitas air
sungai dipengaruhi oleh adanya sumber pencemar di sepanjang daerah yang
dilalui aliran Sungai Brantas. Sumber pencemar dapat berupa limbah industri,
domestik, pertanian, perkebunan, dan peternakan.Selain itu diperoleh model
matematis perubahan kualitas air sungai terhadap parameter BOD, COD, dan TSS
pada kondisi debit maksimum (Februari 2013) dan debit minimum (Agustus
2013)
Kata kunci: BOD, COD, DAS Brantas, Model matematis, TSS

ABSTRACT
FASIH HUDA WIRA TAMA. Mathematical Model of River Water Quality
Changes (BOD, COD, TSS) in Brantas Watershed, East Java. Supervised byROH
SANTOSO BUDI WASPODO.
Industrial activities, domestic, and other activities can give negative impact
on water resources, such as quality change of river water. The objectives of this
reaserch wereto determine the water quality of rivers in the Brantas watershed

with the parameters BOD, COD, and TSS, to analyze the relationship of water
quality parameters (BOD , COD , and TSS) to the distance from the shoreline, and
tomake the model of river water quality ofBrantas watershed using regression
analysis. The reaserch was conducted by collecting secondary data of Brantas
River water quality, dischargedata, and rainfall data in Brantas watershed, as well
as the digitizing the distance from shoreline using ArcGIS version 10 and Google
earth . The results was compared withGoverment Regulation Number 82in 2001.
From the analyses results could beconcluded that the water quality in the Brantas
river (based on parameters of BOD , COD , and TSS)in the upstream, midstream,

and downstream were classified to III grade and water quality changes in the
Brantas river was not affected by distance to shoreline. The water riverquality
were influenced by the presence of pollutant source area at the Brantas riverside,
such as industrial waste, domestic, agriculture, plantation, and farm. In addition,
obtained mathematical model of water quality changeswith parameters BOD,
COD, and TSS at the maximum discharge condition (February 2013) and
minimum discharge (August 2013)
Keywords:BOD, Brantas watershed, COD, Mathematical model, TSS

MODEL MATEMATIS PERUBAHAN KUALITAS AIR

SUNGAI (BOD, COD, TSS) TERHADAP JARAK DI DAERAH
ALIRAN SUNGAI (DAS) BRANTAS, JAWA TIMUR

FASIH HUDA WIRA TAMA

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

Judul Skripsi : Model Matematis Perubahan Kualitas Air Sungai (BOD, COD,
TSS) Terhadap Jarak Di Daerah Aliran Sungai (DAS) Brantas,
Jawa Timur

Nama
: Fasih Huda Wira Tama
NIM
: F44100031

Disetujui oleh

Dr. Ir. Roh Santoso Budi Waspodo, M. T
Pembimbing

Diketahui oleh

Prof. Dr. Ir. Budi Indra Setiawan, M. Agr
Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala
karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian ini

dilaksanakan sejak bulan Februari sampai denganApril 2014, dengan judul Model
Matematis Perubahan Kualitas Air Sungai (BOD, COD, TSS) Terhadap Jarak Di
Daerah Aliran Sungai (DAS) Brantas, Jawa Timur.
Terima kasih penulis diucapkan kepada Bapak Dr. Ir.Roh Santoso Budi
Waspodo, M. T. selaku dosen pembimbing akademik yang telah banyak
memberikan saran dan bimbingan kepada penulis selama ini. Ucapan terima kasih
juga disampaikankepada Dr. Ir. Nora H. Pandjaitan, DEA dan Dr. Satyanto Krido
Saptomo, S.Tp, M.Si selaku dosen penguji.Ungkapan terima kasih juga
disampaikan kepada ayah, ibu, seluruh keluarga, serta rekan – rekan Teknik Sipil
dan Lingkungan angkatan 47 atas segala doa dan kasih sayangnya.
Kritik dan saran sangat diharapkan untuk perbaikan penulisan selanjutnya.
Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi pihak yang membutuhkan

Bogor,

Juni 2014

Fasih Huda Wira Tama

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL

vi

DAFTAR GAMBAR

vi

DAFTAR LAMPIRAN

vi

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Perumusan Masalah

1

Tujuan Penelitian

2

Manfaat Penelitian

2

Ruang Lingkup Penelitian

2

TINJAUAN PUSTAKA

2

Sumber Daya Air

2

Pencemaran Air

3

Analisa Regresi

6

METODE

8

Waktu dan Tempat Penelitian

8

Alat dan Bahan

8

Metode Analisis

8

HASIL DAN PEMBAHASAN

11

Kondisi Umum DAS Brantas

11

Debit dan Curah Hujan

11

Kualitas Air DAS Brantas

13

SIMPULAN DANSARAN

17

Simpulan

17

Saran

18

DAFTAR PUSTAKA

19

LAMPIRAN

20

RIWAYAT HIDUP

29

DAFTAR TABEL
1
2

Tabel 1 Perbandingan beberapa tipe nilai BOD
Tabel 2 Kelas air berdasarkan parameter BOD, COD, dan TSS bulan
Februari dan Agustus 2013

5
17

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7

Diagram alir penelitian
Pola penyebaran rata - rata curah hujan 2007 - 2012
Pola penyebaran debit tahun 2013
Kondisi BOD pada bagian hulu, tengah, dan hilir tahun 2013
Kondisi COD pada bagian hulu, tengah, dan hilir tahun 2013
Kondisi TSS pada bagian hulu, tengah, dan hilir tahun 2013
Pola persebaran BOD dan COD terhadap jarak dari hulu
dengan hilir sungai pada bulan Februari 2013
8 Pola persebaran BOD dan COD terhadap jarak dari hulu
dengan hilir pada bulan Agustus 2013
9 Pola penyebaran TSS terhadap jarak dari hulu sampai
hilir sungai pada bulan Februari 2013
10 Pola penyebaran TSS terhadap jarak dari hulu sampai
hilir sungai pada bulan Agustus 2013

10
12
12
12
13
13
sampai
14
sampai
15
dengan
16
dengan
16

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8

Peta tata guna lahan Daerah Aliran Sungai (DAS) Brantas dengan
skala 1:25000
Peta lokasi 9 titik sampling kualitas air di Daerah Aliran Sungai
(DAS) Brantas
Jarak Titik sampling di Sungai Brantas dari garis pantai
Baku mutu peraturan pemerintah nomor 82 tahun 2001
Data Debit dan rata – rata curah hujan di DAS Brantas
Kualitas air (BOD, COD, dan TSS) di DAS Brantas bulan Februari
2013
Kualitas air (BOD, COD, dan TSS) di DAS Brantas bulan Agustus
2013
Pola penyebaran BOD, COD, dan TSS bulanan tahun 2013

20
21
22
22
22
23
23
23

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Air merupakan sumberdaya alam yang diperlukan oleh semua makhluk
hidup. Oleh karena itu, sumberdaya air harus dilindungi agar tetap dapat
dimanfaatkan dengan baik oleh manusia serta makhluk hidup yang lain. Masalah
utama yang dihadapi oleh sumberdaya air dewasa ini meliputi kuantitas air yang
sudah tidak mampu memenuhi kebutuhan yang terus meningkat dan kualitas air
untuk keperluan domestik yang semakin menurun (Effendi 2003). Sungai
merupakan salah satu sumber air yang penting bagi manusia karena dipergunakan
untuk berbagai keperluan seperti air minum, kegiatan domestik rumah tangga,
transportasi, dan lain – lain. Meningkatnya kebutuhan manusia menyebabkan
terjadinya pencemaran di sungai. Salah satu sungai yang kondisinya tercemar
adalah Sungai Brantas di Jawa Timur. Sungai Brantas merupakan salah satu
sungai yang berperan penting bagi masyarakat, khususnya masyarakat Jawa
Timur. Berdasarkan data Badan Lingkungan Hidup (2011), jumlah penduduk
yang tinggal di wilayah DAS Brantas adalah 9 juta jiwa dan sebagian besar
memanfaatkan air Sungai Brantas untuk kehidupannya. Air Sungai Brantas
sebagian besar digunakan untuk irigasi, dan sisanya untuk keperluan domestik dan
industri.
Kegiatan industri, domestik, dan kegiatan lainnya dapat berdampak negatif
terhadap sumberdaya air, seperti menyebabkan perubahan kualitas air sungai.
Kondisi ini dapat menimbulkan gangguan, kerusakan dan bahaya bagi semua
makhluk hidup yang bergantung pada sumberdaya air. Oleh karena itu, diperlukan
adanya pengelolaan dan perlindungan sumberdaya air secara seksama.
Pengelolaan sumberdaya air sangat penting, agar dapat dimanfaatkan secara
berkelanjutan dengan tingkat mutu yang diinginkan. Salah satu langkah
pengelolaan yang dilakukan adalah pemantauan dan interpretasi data kualitas air.
Berkembangnya kota – kota besar yang dilalui aliran Sungai Brantas,
mengakibatkan meningkatnya kebutuhan air bersih dan air baku. Di samping itu,
semakin meningkatnya jumlah penduduk dan industri di daerah perkotaan
menimbulkan masalah yaitu menurunnya kualitas air Sungai Brantas. Berdasarkan
perubahan kualitas dari hulu ke hilir di DAS Brantas maka diperlukan model
perubahan kualitas DAS Brantas dengan menggunakan analisis regresi di DAS
Brantas dengan parameter BOD, COD dan TSS.
Perumusan Masalah
Sungai Brantas merupakan salah satu sungai yang memiliki peranan penting
dalam memenuhi kebutuhan sehari – hari masyarakat khususnya masyarakat Jawa
Timur seperti, keperluan domestik, pengairan lahan pertanian, perikanan,
pembangkit tenaga listrik, serta suplai air untuk industri. Oleh sebab itu, perlu
adanya perhatian terhadap kualitas airnya. Permasalahan tentang perubahan
kualitas air Sungai Brantas terjadi mulai dari hulu, tengah sampai dengan hilir.
Pada dasarnya perubahan kualitas Sungai Brantas yang mengalir dari hulu
sampai dengan hilir dipengaruhi berbagai macam limbah seperti limbah domestik,

2
limbah industri, dan aktivitas masyarakat lainnya seperti pertanian, peternakan,
perikanan. Berdasarkan hal tersebut, penelitian ini menganalisis tentang
perubahan kualitas air Sungai Brantas pada beberapa wilayah dari hulu sampai
dengan hilirsungai dengan membuat model matematis.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah :
1. Menganalisis kualitas air sungai di DAS Brantas berdasarkan parameter
BOD, COD, dan TSS
2. Menganalisis hubungan parameter kualitas air (BOD,COD, dan TSS)
terhadap jarak dari garis pantai
3. Membuat model perubahan kualitas air sungai di DAS Brantas
menggunakan analisis regresi
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat yaitu sebagai
informasi bagi stake holders DAS Brantas tentang kualitas air Sungai Brantas,
berdasarkan parameter BOD, COD, dan TSS. Selain itu, hasil penelitian ini
diharapkan untuk stake holder yang terlibat dalam perubahan kualitas Sungai
Brantas dapat melakukan langkah konkret untuk perbaikan kualitas sungai
sekaligus pengolahan DAS Brantas secara berkesinambungan.
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini mengambil permasalahan mengenai perubahan kualitas air di
Sungai Brantas. Ruang lingkup penelitian ini adalah pengukuran kualitas air
sungai dengan menggunakan parameter fisika (TSS) dan kimia (BOD dan COD).
Selanjutnya hasil pengukuran dibandingkan dengan menggunakan acuan
Peraturan Pemerintah No. 82 tahun 2001 dan pembuatan permodelan perubahan
kualitas air di DAS Brantas.

TINJAUAN PUSTAKA
Sumber Daya Air
Air merupakan zat kehidupan, dimana tidak satupun makhluk hidup di
planet bumi ini tidak membutuhkan air. Air menutupi sekitar 70% permukaan
bumi, dengan jumlah sekitar 1.368 juta km3 (Angel dan Wolsely 1992). Air
terdapat dalam berbagai bentuk misalnya uap air, es, cairan, dan salju. Air tawar
terutama terdapat di sungai, danau, air tanah (groundwater) dan gunung es
(glacier). Semua badan air dapat dihubungkan dengan laut dan atmosfer melalui
siklus hidrologi yang berlangsung kontinu.
Air seperti halnya energi, adalah hal yang esensial bagi pertanian, industri,
dan hampir semua kehidupan. Ketika jumlah penduduk masih terbatas dan alam
masih belum banyak tereksploitasi, air terasa berlimpah sepanjang waktu dengan

3
kualitas yang cukup baik, dan ketika itu pula air terasa belum memiliki nilai yang
berarti. Ketika keberadaan air dirasakan semakin terbatas, baik dari segi
kualitasnya maupun kuantitasnya, dan kebutuhan manusia akan air terasa semakin
meningkat untuk memenuhi berbagai keperluan, serta kualitas lingkungan dan
ekosistem mulai terganggu, pada waktu itu nilai air mulai diperhitungkan, air
tidak hanya berfungsi sosial dan lingkungan tetapi juga memiliki nilai ekonomis
(Fadlilillah 2010).
Sungai merupakan salah satu dari jenis sumberdaya air, dimana sungai
dicirikan oleh arus yang searah dengan kecepatan berkisar antara 0,1 samai 1
m/detik, serta dipengaruhi oleh waktu, iklim, dan model drainase. Pada perairan
sungai, biasanya terjadi pencampuran massa air secara menyeluruh dan tidak
terbentuk stratifikasi vertikal kolom air seperti pada perairan lentik (tergenang).
Kecepatan arus, erosi, dan sedimentasi merupakan fenomena yang biasa terjadi di
sungai sehingga kehidupan flora dan fauna sangat disebabkan oleh ketiga variabel
tersebut (Effendi 2003).
Sistem (aliran) sungai diklasifikasikan sebagai sistem aliran influent,
effluent dan intermittent. Sistem aliran sungai influent adalah aliran sungai yang
memasok (memberikan masukan) air tanah. Sebaliknya pada aliran sungai sistem
effluent sumber aliran sungai berasal dari air tanah. Pada sistem aliran ini
umumnya berlangsung sepanjang tahun. Oleh karena itu sering disebut aliran
tahunan atau perennial stream. Sistem aliran terputus atau intermittent umumnya
berlangsung segera setelah terjadi hujan besar. Aliran jenis inilah yang umumnya
menjadi sumber air tanah musiman (perched water table) (Asdak 2004).
Pencemaran Air
Menurut Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun 2001 menyatakan bahwa
pencemaran air adalah masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi
dan atau komponen lain ke dalam air oleh kegiatan manusia, sehingga kualitas air
turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air tidak dapat berfungsi
sesuai dengan peruntukannya. Menurut Kristanto (2002) pencemaran air adalah
adanya benda – benda asing yang mengakibatkan air tersebut tidak dapat
digunakan sesuai dengan peruntukannya secara normal.
Polutan adalah bahan – bahan yang bersifat asing bagi alam atau bahan
yang berasal dari alam itu sendiri yang memasuki suatu tatanan ekosistem
tersebut. Berdasarkan cara masuknya ke dalam lingkungan, bahan pencemar
(polutan) dikelompokkan menjadi dua yaitu polutan alamiah dan polutan
antropogenik. Polutan alamiah adalah polutan yang memasuki suatu lingkungan
secara alami, misalnya akibat letusan gunung berapi, tanah longsor, banjir, dan
fenomena alam lain. polutan yang masuk ke badan air akibat aktivitas manusia,
misalnya kegiatan domestik (rumah tangga), kegiatan urban (perkotaan), maupun
kegiatan industri. Intensitas polutan antropogenik dapat dikendalikan dengan cara
mengontrol aktivitas yang menyebabkan timbulnya polutan tersebut (Effendi
2003).Beberapa indikator yang digunakan untuk mengetahui dan memperkirakan
kejadian adanya pencemar spesifik adalah: jumlah oksigen terlarut dan rata – rata
pembentukan oksigen, Biochemical Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen
Demand (COD), total padatan (mengapung, tersuspensi, dan terlarut), kekeruhan,
warna, bau, rasa, pH, suhu, plankton atau populasi ganggang, populasi coli,

4
jumlah kimia organik dan anorganik termasuk pestisida, banyaknya spesies lain
yang mendiami air dan diberi zat makanan yang banyak (Moriber 1974).
Padatan Tersuspensi Total atau Total Suspended Solid (TSS)
Residu di perairan dapat dianggap sebagai kandungan total bahan terlarut
dan tersuspensi di dalam air. Padatan tersuspensi total (Total Suspended Solid
atau TSS) adalah bahan – bahan tersuspensi (diameter > 1 µm) yang tertahan pada
saringan milipore dengan diameter pori 0,45 µm(APHA 1998).Padatan
Tersuspensi Total (TSS) dapat meningkatkan kekeruhan sehingga akan
mempengaruhi penetrasi cahaya matahari ke kolom air dan akhirnya berpengaruh
terhadap proses fotosintesis oleh fitoplankton dan tumbuhan air dan selanjutnya
akan mengurangi pasokan oksigen terlarut dan meningkatkan pasokan
karbondioksida di perairan.TSS terdiri atas lumpur dan pasir halus serta jasad –
jasad renik, yang terutama disebabkan oleh kikisan tanah atau erosi tanah yang
terbawa ke badan air (Effendi 2003).
Banyak makhluk hidup memperlihatkan toleransi yang cukup tinggi
terhadap kepekatan TSS, namun TSS dapat menyebabkan perubahan populasi
tumbuhan dalam air, hal ini disebabkan oleh turunnya penetrasi cahaya ke dalam
air (Miller dan Connel 1995). Sehingga mempengaruhi terhadap penipisan
oksigen (Vesilind et, al. 1990).
Apabila mengacu pada baku mutu Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun
2001, kisaran nilai TSS adalah sebagai berikut:
1. Kelas I, TSS ≤ 50 mg/L
2. Kelas II, TSS ≤ 50 mg/L
3. Kelas III, TSS ≤ 400 mg/L
4. Kelas IV, TSS ≤ 400 mg/L
Kebutuhan Oksigen Biokimia atau Biochemical Oxygen Demand (BOD)
Biochemical Oxygen Demand (BOD) menunjukkan jumlah oksigen terlaurt
yang dibutuhkan oleh mikroorganisme hidup untuk memecah atau mengoksidasi
bahan – bahan organik buangan dalam air (Wardoyo 1981). Menurut Sugiharto
(1987) BOD (Biochemical Oxygen Demand) adalah banyaknya oksigen dalam
ppm atau miligram/liter (mg/l) yang diperlukan untuk menguraikan benda organik
oleh bakteri, sehingga limbah tersebut menjadi jernih kembali dalam waktu
tertentu pada suhu 20°C. Suhu 20°C digunakan karena merupakan nilai rata – rata
untuk daerah perairan arus lambat di daerah iklim sedang dan mudah ditiru
didalam inkubator.Namun seing terjadi hasil yang berbeda pada suhu yang
berbeda karena kecepatan reaksi biokimia tergantung dari suhu (Achmad 2004).
Mengukur kebutuhan oksigen yang diperlukan menguraikan benda organik
di dalam air limbah dipergunakan satuan BOD, yang menggunakan ukuran mg/l
air kotor. Semakin besar angka BOD ini menunjukkan bahwa derajat pengotoran
air limbah adalah semakin besar.
Penentuan nilai BOD pada perairan yang mengandung toksik cenderung
kurang cocok dilaksanakan, karena bahan – bahan toksik tersebut dapat
menghambat atau mematikan mikroba yang menjadi pelaku dekomposisi bahan
organik. Berdasarkan hal tersebut, pada Tabel 1 dijelaskan tentang perbandingan
nilai BOD pada beberapa tipe air.

5
Tabel 1 Perbandingan beberapa tipe nilai BOD
Tipe Air
Air murni
Air alami segar
Limbah domestik
Limbah setelah purifikasi primer dan sekunder

BOD (mg/L)
0
2-5
Ratusan
10-20

Sumber: Turk and Turk (1984)

Apabila mengacu pada baku mutu Peraturan Pemerintah tahun 2001, kisaran
nilai BOD adalah sebagai berikut :
1. Kelas I, BOD ≤ 2 mg/L
2. Kelas II, BOD ≤ 3 mg/L
3. Kelas III, BOD ≤ 6 mg/L
4. Kelas IV, BOD ≤ 12 mg/L
Kebutuhan Oksigen Kimiawi atau Chemical Oxygen Demand (COD)
COD (Chemical Oxygen Demand) adalah banyaknya oksigen dalam ppm
atau miligram/liter (mg/l) yang dibutuhkan dalam kondisi khusus untuk
menguraikan benda secara kimiawi, baik yang dapat didegradasi secara biologis
(biodegradable) maupun yang sukar didegradasi secara biologis (non
biodegradable) menjadi CO2 dan H2O. Menurut Achmad (2004), COD yaitu
kebutuhan oksigen untuk mengoksidasi bahan – bahan organik secara kimiawi
dengan menggunakan kaliumbikarbonat yang dipanaskan dengan asam sulfat
pekat.Berdasarkan prosedur penentuan COD, oksigen yang dikonsumsi setara
dengan jumlah dikromat yang diperlukan untuk mengoksidasi air sampel (Boyd
1982).
Keberadaan bahan organik dapat berasal dari alam maupun dari aktivitas
rumah tangga dan industri, misalnya pabrik bubur kertas (pulp), pabrik kertas, dan
industri makanan. Semakin besar nilai COD, maka semakin tinggi tingkat
pencemaran suatu perairan. Nilai COD pada perairan yang tidak tercemar
biasanya kurang dari 20 mg/l, sedangkan perairan yang tercemar dapat lebih dari
200 mg/l dan pada limbah industri dapat mencapai 60.000 mg/l
(UNESCO/WHO/UNEP 1992 dalam Effendi 2003).
Turk dan Turk (1984) menyatakan bahwa beberapa bahan organik seperti
hidrokarbon klorida yang dihasilkan dalam proses industri tidak dapat digunakan
sebagai makanan oleh bakteri sehingga tidak teroksidasi dan tidak terakomodasi
oleh nilai BOD. Hal ini mengakibatkan uji COD umumnya menghasilkan nilai
kebutuhan oksigen yang lebih tinggi dari uji BOD karena jumlah senyawa kimia
yang dapat dioksidasi lebih besar dibandingkan oksidasi secara biologis (Achmad
2004).
Apabila mengacu pada baku mutu Peraturan Pemerintah tahun 2001, kisaran
nilai BOD adalah sebagai berikut :
1. Kelas I, COD ≤ 10 mg/L
2. Kelas II, COD ≤ 25 mg/L
3. Kelas III, COD ≤ 50 mg/L
4. Kelas IV, COD ≤ 100 mg/L

6
Baku Mutu Air
Baku mutu air adalah batas atau kadar makhluk hidup, zat, energi, atau
komponen lain yang ada atau harus ada dan atau unsur pencemaran yang
ditenggang adanya dalam air pada sumber air tertentu sesuai dengan
peruntukkannya. Penetapan baku mutu air selain didasarkan pada peruntukan
(designated beneficial water uses), juga didasarkan pada kondisi nyata kualitas air
yang mungkin berada antara satu daerah dengan daerah lainnya. Oleh karena itu,
penetapan baku mutu air dengan pendekatan golongan peruntukan perlu
disesuaikan dengan menerapkan pendekatan klasifikasi kualitas air (kelas air).
Dengan ditetapkannya baku mutu air pada sumber air dan memperhatikan kondisi
airnya, akan dapat dihitung berapa beban zat pencemar yang dapat ditenggang
adanya oleh air penerima sehingga air dapat tetap berfungsi sesuai dengan
peruntukannya (Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun 2001).
Menurut PP NO. 82 tahun 2001, klasifikasi mutu air ditetepkan menjadi
empat kelas, yaitu :
1. Kelas I, air yang peruntukkannya untuk air baku air minum dan atau untuk
peruntukkan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan
tersebut.
2. Kelas II, air yang peruntukkannya untuk air minum yang belum diolah atau
sarana rekreasi air, pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk
mengairi tanaman, dan atau untuk peruntukkan lain yang mempersyaratkan
mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.
3. Kelas III, air yang peruntukkannya untuk pembudidayaan ikan air tawar,
peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau peruntukkan lain yang
mempersyaratkan mutu air sama dengan kegunaan tersebut.
4. Kelas IV, air yang peruntukkannya dapat digunakan untuk mengairi
pertanaman dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang
sama dengan kegunaan tersebut.
Peruntukkan air untuk kelas II, III, dan IV dalam klasifikasi ini memiliki
beberapa kesamaan, namun semakin kecil tingkat kelas, semakin banyak
peruntukkan air tersebut, seperti dapat dilihat diatas bahwa air kelas II memiliki
empat macam peruntukkan, air kelas III memiliki tiga macam peruntukkan, dan
air kelas IV hanya memilii satu macam peruntukkan.
Analisa Regresi
Pengertian dan Fungsi Regresi
Regresi merupakan salah satu metode yang dapatdigunakan dalam
penyelesaian permasalahan tentang hubungan antara nilai-nilai pengamatan
terhadap dua peubah atau lebih, terutama hubungan yang tidak sempurna.
Adapun fungsi dari persamaaan regresi berdasarkan Pusat Pengolahan Data
dan Statistika, Litbang Pertanian, 1985 sering digunakan untuk:
1. Deskripsi data, dalam hal persamaan regresi ada pada tahapan pencarian data
dan perbandingan
2. Mendapatkan hubungan sebab – akibat, kalau kita dapat mengubah – ubah
tingkat X dengan sebaik – baiknya dan mengawasi faktor – faktor lainnya
supaya seragam dan kemudian mengamati peubah lainnya misalkan Y, maka

7
persamaan regresi Y dan X dapat menjelaskan pola hubungan sebab akibat
antara Y dan X
3. Dalam suatu percobaan yang terkontrol dimana terdapat faktor lain yang sulit
dikontrol tetapi diperkirakan akan mempengaruhi faktor Y, dalam hal ini
analisa regresi dapat digunakan sebagai penyidik perbandingan
4. Penyusunan model dan melihat pola hubungan antara peubah X1, X2, X3, ....,
Xk dengan peubah Y, regresi dapat digunakan untuk menemukan hubungan
atau model yang paling tepat yang mungkin hanya melibatkan beberapa saja
dari peubah X1, X2, X3, ..., Xk tersebut.
Koefisien Korelasi (R2)
Setelah persamaan regresi jadi, proses selanjutnya adalah menaksir
persamaan tersebut dari data, masalah berikutnya yang dihadapi adalah menilai
baik buruknya kecocokan model dengan data.Penilaian tersebut dapat
menggunakan metode Koefsien Relasi, R2 terbesar.R2 disebut sebagai koefisien
penentu (determinasi).Makin dekat R2 dengan angka 1, semakin baik kecocokan
data dengan model, dan sebaliknya, makin dekat R2 dengan 0, maka semakin jelek
kecocokan data dengan model.R2 biasanya dicocokan dalam persen kecocokan
tersebut dan digunakan sebagai alat analisa(Sembiring 1995).
Pemilihan Model Analisa Regresi
Terdapat berbagai macam metode yang digunakan dalam memilih model
terbaik. Salah satu metode adalah metode R2 maksimum yakni metode pemilihan
model yang digunakan untuk memilih model yang terbaik dalam satu peubah,
dalam dua peubah, dan seterusnya. Nilai acuan yang digunakan adalah R2.
Dimulai dengan model satu peubah, metode ini berusaha menemukan model yang
memberikan R2 terbesar dalam kelompok tersebut. Kemudian peubah baru
ditambahkan ke dalam model yang memberikan yang memberikan tambahan pada
R2 yang terbesar. Model ini kemudian dibandingkan dengan model dua peubah
lainnya yang diperoleh dengan mengganti salah satu peubah dalam model tadi
dengan suatu peubah yang berada di luar model. Model yang memberikan R2
terbesar kemudian dipilih.
Perbandingan ini dilakukan pada setiap model yang dapat diperoleh dengan
mengganti salah satu peubah dalam model dengan yang lainnya yang berada di
luar. Model yang memberikan R2 terbesar kemudian dipilih sebagai model terbaik
dari kelompok model dengan dua peubah. Peubah ketiga kemudian dipilih yang
memberikan tambahan R2 yang terbesar, dengan cara mengganti suatu peubah
dalam model dengan lainnya yang berada di luar dipilih model tiga peubah yang
memberikan nilai R2 terbesar. Pekerjaan ini diteruskan sehingga diperoleh model
dengan tiga peubah yang memberikan R2 terbesar, dan seterusnya (Sembiring
2005).
Model Matematika
Batasan Model Matematika dalam penelitian ini adalah bentuk penyajian
dari data sekunder yang telah diperoleh yaitu data kualitas air.Model matematika
digunakan sebagai penguji keampuhan suatu data dengan model yang telah
dihasilkan.Berdasarkan perbandingan tersebut suatu model dapat diterima untuk
menggambarkan keadaan yang sesungguhnya, jika tidak ada penyimpangan –

8
penyimpangan yang berarti antara model dengan data yang dikumpulkan. Apabila
model ditolak maka harus ada pencarian model lain yang cocok untuk
menggambarkan data yang sebenarnya.

METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian “Model Matematis Perubahan Kualitas Air Sungai (BOD, COD,
dan TSS) Terhadap Jarak di Daerah Aliran Sungai (DAS) Brantas, Jawa Timur”
dilaksanakan selama 3 bulan. Dimulai pada bulan Februari – April 2014. Lokasi
penelitian ini dilakukan di Sungai Brantas, Jawa Timur.
Alat dan Bahan
Dalam penelitian ini digunakan data sekunder yang dgiunakan berupa Peta
Administrasi DAS Brantas, Peta Tata Guna Lahan DAS Brantas, Peta Titik
Pemantauan Kualitas Air DAS Brantas, Data Kualitas Air, Data Debit DAS tahun
2013 dan Data Curah Hujan DAS Brantas tahun 2007 sampai dengan 2012. Alat
yang digunakan yaitu notebook dengan programArcGIS Versi 10, Google Earth,
danMicrosoft Excell 2010, alat tulis, dan kalkulator.
Metode Analisis
Kegiatan penelitian ini dilakukan dengan beberapa tahapan, yakni : Studi
literatur, pengambilan data sekunder, pengolahan data dan penyusunan laporan.
Studi Literatur
Tahapan awal penelitian adalah studi literatur. Studi literatur dilakukan
untuk memperoleh pengetahuan dan referensi berupa metode dan data sekunder
yang dibutuhkan dalam melakukan analisis data. Literatur yang digunakan dalam
penelitian ini antara lain : buku – buku yang menerangkan tentang aspek yang
digunakan dalam menganalisis permasalahan, jurnal ilmiah, dan skripsi yang
berkaitan dengan permasalahan.
Pengumpulan Data
Pengumpulan data – data yang dibutuhkan untuk mendeskripsikan
permasalahan kualitas air di DAS Brantas. Data tersebut merupakan data sekunder
yang meliputi data kualitas air hasil pengujian dari laboratorium tentang BOD,
COD, dan TSS di berbagai titik pengamatan yang mewakili bagian hulu, tengah,
dan hilir berdasarkan ketentuan oleh pihak Badan Lingkungan Hidup Provinsi
Jawa Timur, Peta Administrasi dan Tata Guna Lahan DAS Brantas, data curah
hujan dan debit di DAS Brantas.
Pengolahan Data dan Analisa
Pengolahan data diawali dengan penentuan nilai jarak lokasi sampling
berdasarkan ketentuan Badan Lingkungan Hidup Provinsi Jawa Timur dari garis

9
pantai dengan digitasi menggunakan softwareGoogle Earth dan ARCGIS versi 10.
Data kualitas air dan jarak yang telah diperoleh kemudian diolah dengan
menggunakan metode regresi untuk menjadi model perubahan kualitas air sungai
DAS Brantas yang dilihat dari parameter BOD, COD, dan TSS. Hasil model juga
akan dibandingkan dengan Peraturan Pemerintah (PP) No.82 Tahun 2001 tentang
pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air.
Metode analisa data kualitas air DAS Brantas digunakan metode analisa
regresi model polinomial, persamaan polinomial memiliki bentuk secara umum
sebagai berikut :
y = anXn + an-1Xn-1+...+a1x + a0
dimana :
an, an-1, ..., a1, a0
n
x

: konstanta/koefisien polinom
: bilangan bulat tak negatif
: variabel bebas yang nilainya digunakan untuk meramal y

Adapun dengan menggunakan metode analisis regresi, maka dapat
diperkirakan besaran nilai kualitas air DAS Brantas di tiap titik DAS, meski tidak
dilakukan pengukuran di titik tersebut. analisis regresi dibuat melalui program
Microsoft Office Excell 2010. Diagram alir penelitian ini adalah sebagai berikut :

10

Mulai

Pengumpulan Data : Data Kualitas Air
(BOD, COD, dan TSS), Peta DAS Brantas,
Peta Tata Guna Lahan, Data Debit Sungai
Brantas, Data Curah Hujan DAS Brantas

Studi Literatur

Pengolahan Data :
- Google Earth
- ArcGIS 10

Analisis hubungan kualitas air sungai (BOD, COD, dan
TSS) dengan jarak titik pantau dari garis pantai di Sungai
Brantas dengan menggunakan Microsoft excel 2010

Model Matematis Perubahan Kualitas Air DAS Brantas

Selesai

Gambar 1 Diagram alir penelitian

11

HASIL DAN PEMBAHASAN
Kondisi Umum DAS Brantas
Daerah Aliran Sungai (DAS) Brantas merupakan wilayah sungai terbesar
kedua di Pulau Jawa yang terletak di provinsi Jawa Timur pada 110°30’ BT
sampai 112°55’BT dan 7°01’LS sampai 8°15’LS. Sungai Brantas mempunyai
panjang ±320 km dan memiliki luas sebesar ±12000 km2.Aliran Sungai Brantas
melalui 17 Kota maupun Kabupaten di Jawa Timur. Sungai Brantas digunakan
oleh penduduk yang tinggal disekitar aliran sungai sebagai sumber pengairan
lahan pertanian, perikanan, dan suplai air untuk berbagai macam industri. DAS
Brantas merupakan salah satu DAS paling kritis dari sekitar 29 DAS yang ada di
Jawa Timur.Hampir setengah dari wilayah DAS ini termasuk dalam kategori
lahan kritis (BKPH XI 2006).Isu lingkungan yang paling menonjol di kawasan ini
adalah telah terjadinya alih-guna lahan dari hutan menjadi lahan pemukiman,
pertanian atau perkebunan, dan penurunan kuantitas maupun kualitas air.DAS
Brantas memiliki fungsi yang sangat penting bagi Jawa Timur mengingat 60%
produksi padi berasal dari areal persawahan di sepanjang aliran sungai. Fungsinya
kini beralih sebagai irigasi dan bahan baku air minum bagi sejumlah kota
disepanjang alirannya. Adanya beberapa gunung berapi yang aktif di bagian hulu
sungai, yaitu Gunung Kelud dan Gunung Semeru menyebabkan banyak material
vulkanik yang mengalir ke sungai ini.Hal ini menyebabkan tingkat sedimentasi di
DAS Brantas semakin meningkat. Berdasarkan peta tata guna lahan yang
diperoleh, pada bagian hulu yaitu kota Malang dan Kota Batu didominasi oleh
pemukiman dan sebagian kecil sawah irigasi. Bagian tengah yang meliputi
Kabupaten Blitar, Kabupaten Tulungagung, Kota Kediri, Kabupaten Nganjuk, dan
Kabupaten Jombang didominasi oleh sawah irigasi dan sebagian kecil pemukiman.
Bagian hilir yaitu Kota Mojokerto dan Surabaya didominasi oleh pemukiman.
Debit dan Curah Hujan
Perubahan kualitas air di sungai disebabkan oleh beberapa faktor,
diantaranya yaitu faktor debit. Schmidt – Ferguson mengklasifikasikan bahwa
bulan November sampai dengan bulan April merupakan bulan basah dengan curah
hujan yang tinggi (>100 mm) dan pada bulan Mei sampai dengan Oktober
merupakan bulan kering dengan curah hujan yang sedikit (