dipengaruhi oleh proses fisika, kimia dan biologi bergantung pada sifat minyak, kondisi hidrodinamika, meteorologi dan lingkungan Egberongbe et al. 2006
Terdapat dua proses utama yaitu proses pelapukan minyak yang merupakan suatu urutan proses fisik dan kimia karakteristik minyak yang akan berubah ketika
minyak tumpah dan kedua adalah kelompok proses yang berkaitan dengan pergerakan minyak di suatu lingkungannya. Proses pelapukan dan pergerakan
minyak merupakan proses yang terjadi saling tumpang tindih bersamaan. Proses pelapukan sangat mempengaruhi bagaimana minyak bergerak di suatu lingkungan
dan sebaliknya. Proses-proses ini sangat tergantung jenis minyak yang tumpah dan kondisi cuaca sesaat dan setelah minyak tumpah.
2.4.1 Penyebarang
Sumber: ITOPF. 2007 tebal dari tiap band mengindikasikan berapa besar peranan dari tiap proses
Gambar 3 Perubahan tumpahan minyak mentah oleh proses pelapukan terhadap waktu.
Penyebaran tumpahan minyak di atas permukaan air dalam arah horizontal dipengaruhi oleh gravitasi, kelembaman, kekentalan dan gaya tegangan
permukaan Njobuenwu 2008. Pada Gambar 3 warna biru menyajikan bahwa penyebaran adalah proses yang paling signifikan selama proses awal terjadinya
tumpahan minyak di air yang meningkatkan luas daerah permukaan yang tergenang, dengan demikian meningkatkan transfer massa melalui penguapan dan
proses dissolusi. Kecenderungan dari tumpahan minyak untuk menyebar bergantung pada dua gaya fisika yang bekerja beriringan yaitu gaya gravitasi yang
menyebabkan minyak menyebar secara horizontal dan tegangan permukaan dari air laut. Gravitasi dan tegangan permukaan mempercepat proses penyebaran
sedangkan kekentalan dan kelembaman memperlambat proses penyebaran.
2.4.2 Penguapan
Gambar 3 warna kuning menyajikan bahwa penguapan dominan mempengaruhi perubahan sejak awal tumpahan minyak dan efektif berlangsung
dalam waktu satu minggu. Minyak mentah ringan dapat mengalami penguapan hingga 75, minyak mentah tengah mengalami penguapan hingga 40
sedangkan minyak mentah berat dapat mengalami pengupan hingga 10 beberapa hari setelah terjadinya tumpahan minyak Fingas 1994. Menurut Fingas 1994
menyatakan bahwa tingkat penguapan minyak meningkat dengan meningkatnya kecepatan angin sampai pada waktu tertentu dengan membentuk fungsi
eksponensial Gambar 4
Gambar 4 Presentasi penguapan air dan minyak dalam berbagai variasi kecepatan angin Fingas 1994.
Gambar 5 Konsentrasi penguapan dari hidrokarbon aromatik di dalam air Payne et al. 1983
Hasil eksperimen yang dilakukan oleh Payne et al. 1983 pada Gambar 4 memperlihatkan bahwa penguapan fraksi minyak dalam air laut di dominasi oleh
fraksi benzene dan toluene dengan puncak konsentrasi yang mengalami penguapan pada jam ke 4 dengan konsentrasi mencapai 700 gl kemudian
menurun dan mencapai kurang dari 100 gL setelah 40 jam di air laut. Meskipun pengaruh penguapan sangat penting namun sangat tidak
signifikan dalam mengubah sifat fisik dan kimia dari tumpahan minyak. Penguapan pada minyak di dasarkan pada penguapan air walaupun terdapat
perbedaan mendasar antara air dengan minyak dimana penguapan pada air bersifat linier terhadap waktu sedangkan minyak bersifat eksponensial.
2.4.3 Entrainment Natural Dispersion
Dispersi alamiah minyak mentah dan produk olahan setelah mengalami tumpahan di laut adalah proses pembentukan partikel kecil yang bergabung dalam
kolom air. Selain penguapan, tingkat dispersi alamiah juga menetukan keberadaan lapisan minyak dipermukaan laut. Dalam prakteknya, dispersi alamiah secara
signifikan menghilangkan bagian utama dari tumpahan minyak di permukaan laut Sebastiao Guedes 1995. Studi menunjukkan bahwa dispersi alami adalah hasil
dari tiga proses yaitu, proses awal globulation yang merupakan pembentukan tetesan minyak dari lapisan minyak karena pengaruh gelombang pecah, proses
dispersi yang merupakan transportasi dari tetesan minyak ke kolom air sebagai hasil energi kinetik pada tetesan minyak yang disebabkan oleh gelombang pecah
dan gaya yang meningkat, dan proses peleburan lapisan minyak dengan lapisan air CONCAWE 1983.
Parameter lain yang penting mempengaruhi proses dispersi adalah tegangan antar muka air dengan minyak yang hanya mempengaruhi globulation dan
peleburan, bukan transpor dari tetesan minyak ke dalam lapisan air. Berat jenis dan kekentalan juga mempengaruhi proses dispersi tumpahan minyak yang
semakin tinggi tingkat kekentalan maka semakin kecil kemampuan dari minyak untuk membentuk tetesan minyak.
Minyak mentah fraksi ringan dan diesel dapat terdispersi secara signifikan jika kandungan saturasinya besar dan kandungan aspaltin dan resin rendah serta
terdapat aksi gaya gelombang yang cukup besar. Butiran minyak yang terdispersi ini akan berasosiasi dengan sedimen dan bersama-sama akan jatuh ke dasar
perairan.
2.4.4 Pelarutan
Tingkat kelarutan minyak dalam air tergantung pada komposisi, penyebaran, suhu air laut, derajat dispersi dan turbulensi. Komponen minyak mentah berat
pada dasarnya tidak larut dalam air sedangkan minyak mentah ringan terutama hidrokarbon aromatik seperti bensena dan toluen sedikit larut. Namun, senyawa
ini juga yang paling stabil dan sangat cepat hilang oleh penguapan, biasanya 10 sampai 1.000 kali lebih cepat dibandingkan dengan kelarutan ITOPF 2007.
Beberapa hidrokarbon larut dalam air umumnya senyawa molekul ringan yang bersifat beracun. Persentase kelarutan hidrokarbon kecil, kurang lebih 1
dari volume tumpahan minyak. Hal ini menyebabkan cepat terencerkan dan terdegradasi. Tumpahan minyak mengalami perubahan oleh gelombang menjadi
butiran minyak dengan diameter 0.01-1 mm dan bertahan dalam kolom air sampai mengalami degradasi oleh bakteri Kingston 2002. Konsentrasi hidrokarbon yang
terlarut dalam air laut jarang melebihi 1 ppm, dan kelarutan tidak memberikan kontribusi signifikan terhadap minyak dari permukaan laut
2.4.5 Emulsifikasi
Emulsifikasi adalah proses dimana air bercampur dengan minyak. Proses ini meningkatkan volume campuran minyak dengan air sehingga viskositas
tumpahan minyak meningkat karena minyak dengan viskositas rendah bercampur dengan air dengan viskositas yang lebih tinggi. Pembentukan emulsi air-dalam-
minyak tergantung pada komposisi minyak dan keadaan laut Egberongbe et al. 2006
Emulsifikasi minyak mentah dan produk turunannya terjadi oleh dispersi tetesan air kedalam medium minyak. Potensi emulsifikasi dan stabilitas emulsi
minyak ditentukan oleh persentase surfaktan alami dalam tumpahan minyak. Meskipun minyak ringan seperi bensin dan minyak tanah dapat membentuk
emulsi tapi tidak stabil dan akan tetap pada kondisi tenang. Kemampuan minyak mentah untuk teremulsi terkait dengan tingkat aspaltik dalam minyak dan
stabilitas emulsi terkait dengan Kristal lilin. Minyak mentah dengan kandungan aspaltik yang relatif rendah akan lebih kecil kemungkinan untuk membentuk
emulsi stabil dan emulsi satbil ini terkait dengan Kristal lilin yang tinggi atau titik tuang yang tinggi Sebastiao Guedes 1995.
Pembentukan emulsi menyebabkan tumpahan minyak mengalami pelapukan jauh lebih lambat, minyak lebih kental dan lengket. Volume dari minyak
meningkat karena emulsi dapat mencapai 70 persen air. Emulsifikasi hampir tidak terjadi selama terjadinya tumpahan minyak pada bensin, minyak tanah dan
diesel kecuali pada kondisi yang sangat dingin Michel 2002
2.4.6 Sedimentasi
Proses sedimentasi terjadi ketika berat jenis minyak meningkat melebihi air laut. Beberapa proses yang menyebabkan sedimentasi adalah: pelapukan
evaporasi, pelarutan dan emulsifikasi, pemangsaan oleh zooplankton, adhesi atau penyerapan ke partikel, atau interaksi dengan garis pantai. Minyak juga dapat
tersedimentasi oleh organisme plankton yang memakan partikel minyak dan tenggelam kedasar laut sebagai fases. Sedimentasi biasanya tidak penting untuk
perhitungan neraca massa kecuali konsentrasi padatan tersuspensi cukup tinggi 100mgl Egberongbe et al. 2006; ITOPF 2007. Beberapa jenis tumpahan
minyak dapat mengalami sedimentasi sampai 10-30. Hal ini terutama terjadi di
daerah pantai sempit dan perairan dangkal dengan intensitas percampuran yang tinggi sedangkan daerah-daerah yang lebih jauh dari pantai proses sedimentasi
berjalan sangat lambat Patin 1999. Tabel 3 menunjukkan bahwa fraksi minyak yang banyak mengalami sedimentasi adalah C2-flarine sedangkan bensena
merupakan fraksi yang sedikit mengalami sediementasi dengan konsentrasi di sedimen 0.035 ppm sedangkan fraksi toluen, sikloheksana dan silena tidak
mengalami sedimentasi Tabel 3 Fraksi tersedimentasi tumpahan minyak
Subtansi Hasil
Satuan
Benzene 35
ugKg C3-Chrysenes
1800 ugKg
C2-Fluorenes 4900
ugKg C2-Naphthalenes
130 ugKg
Fluoranthene 1050
ugkg Diesel range organics
2890 ugKg
Oil Range Organics 2310
ugKg Total Organic Carbon
273 mgkg
sumber: dimodifikasi dari EPA 2010
2.4.7 Biodegradasi
Air laut mengandung berbagai mikro-organisme laut yang mampu menguraikan senyawa minyak. Mereka adalah bakteri, jamur, ragi, alga uniseluler
dan protozoa yang dapat menggunakan minyak sebagai sumber karbon dan energi. organisme tersebut didistribusikan secara luas di seluruh lautan di dunia walaupun
mereka cenderung lebih berlimpah di perairan pesisir yang tercemar, seperti yang di alur lalu lintas kapal atau buangan limbah industri yang tidak diolah. Faktor
utama yang mempengaruhi laju dan tingkat biodegradasi adalah karakteristik minyak, ketersediaan oksigen, nutrisi terutama senyawa nitrogen dan fosfor dan
suhu ITOPF 2007. Setiap jenis mikroorganisme yang terlibat dalam proses cenderung
menguraikan suatu hidrokarbon jenis tertentu dengan berbagai mikroorganisme, bertindak bersama-sama agar degradasi terjadi. Sebagai hasil degradasi, sebuah
komunitas mikroorganisme kompleks berkembang. Meskipun mikroorganisme yang diperlukan hadir dalam jumlah yang relatif kecil di laut lepas, mereka
berkembang biak dan cepat ketika minyak tersedia dan degradasi akan terus terjadi sampai proses ini dibatasi oleh nutrian dan oksigen yang berkurang.
Sementara mikroorganisme mampu menurunkan sebagian besar senyawa dalam minyak mentah, beberapa molekul besar dan kompleks resisten terhadap
penguraian. Karena mikroorganisme hidup di air, yang mana oksigen dan nutrisi penting, biodegradasi hanya dapat terjadi pada lapisan antar muka minyak dengan
air. Di laut, pembentukan butiran minyak, baik melalui dispersi alami atau kimia, meningkatkan luas antarmuka air dengan minyak yang dibutuhkan untuk aktivitas
biologis dalam meningkatkan degradasi Varadaraj et al. 1988. Jumlah minyak yang dapat biodegradasi berkisar 11 sampai 90. variabilitas ini karena variasi
organisme untuk lokasi yang berbeda, dan variasi dalam komponen minyak Patin 1999.
3. METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Lokasi
Penelitian ini berlangsung dari bulan Januari 2009 hingga Pebruari 2011 dengan perincian waktu disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4 Matriks waktu penelitian
Uraian kegiatan Bulan pelaksanaan
Studi Pustaka Januari 2009
Penyusunan proposal Maret-April 2009
Pengumpulan data Maret-Juni 2009
Perancangan model Mei- September 2009
Eksekusi model september 2009-Juni 2010
Validasi model Juni-November 2010
Penulisan hasil penelitian Desember 2010-Januari 2011
Presentase akhir Pebruari 2011
Model skenario tumpahan minyak disimulasikan untuk satu priode musim pada tahun 2008 yang terdiri atas musim barat yang diwakili oleh Bulan Januari
dan musim timur yang diwakili oleh Bulan Juli. Lokasi kegiatan penilitian ini berada di Perairan Kepulauan Seribu dengan 3
batas terbuka yaitu lintang 5°4012LS di sebelah utara di sebelah timur dibatas oleh bujur 106.40BT di sebelah barat berbatasan dengan garis bujur 106.2148
BT dan batas tertutup Pantai Utara Jawa yang rentang terhadap kejadian tumpahan minyak seperti disajikan pada Gambar 6.
Penelitian ini dilakukan dengan membuat hidrodinamika pada jalur pelayaran di Kepulaun Seribu kemudian divalidasi dengan data hasil pengukuran
yang selanjutnya digunakan sebagai pembangkit pergerakan tumpahan minyak yang diskenariokan terjadi pada jalur pelayaran di Kepulauan seribu. Skenario
tumpahan yang terjadi disebabkan oleh tiga hal yaitu tumpahan oleh tabrakan kapal tanker, tumpahan minyak oleh kapal yang kandas di perairan dangkal dan
tumpahan kinyak oleh kebocoran pipa distribusi bahan bakar minyak.
Gambar 6 Lokasi penelitian daerah Perairan Kepulauan Seribu
B A N T E N
KE P UL A UA N S E R IB U
P . P a r i P . T i d u n g B e sa r
P . L a k i P . P r a m u ka
P . L a n c a n g B e s a r P . S e k a ti
P . P a y u n g B e s a r P . K o to k B e s a r
P . A i r
P . L a n c a n g K e c i l P . K a r ya
P . B u r u n g P . K a r a n g b e r a s
P . P a n g g a n g
P . T i d u n g K e ci l
P . T i ku s P . T e n g a h
6 °0
5 °5
5 5
°5 5
°4 5
6 °
5 °
5 5
5 °
5 5
° 4
5
1 0 6 °2 5
1 0 6 ° 3 0
1 0 6 ° 3 5
1 0 6 °2 5
1 0 6 ° 3 0
1 0 6 ° 3 5
5 5
K M
D a ra t P e r ai ra n D a n g k a l
G ar is pa n ta i
N E
W S
P eta Lok as i P ene litian
K e te ra n g a n :
LA MPU NG BAN TEN
DKI J A KAR TA
LA U T J A W A
S A M U D E R A H IN D IA P . J A W A
9 °
7 °
5 °
9 °
7 °
5 °
1 0 5 °
1 0 7 °
1 0 9 °
1 1 1 °
1 1 3 °
1 0 5 °
1 0 7 °
1 0 9 °
1 1 1 °
1 1 3 °