Toksisitas zat beracun BAGIAN F. PENDEKATAN DAN METODOLOGI v 2

Identifikasi Potensi Pencemaran Dalam Pengelolaan Lingkungan Hidup di Kabupaten Bekasi Tahun Anggaran 2008 BAGIAN F BAGIAN F 59 59 USULAN TEKNIS 1984, sebaiknya pada setiap botol BOD ditambah nutrien secukupnya sebelum masa inkubasi, yaitu pada saat t = 0.

4. Populasi Mikroorganisme

Badan air penerima seperti sungai umumnya menerima berbagai macam air buangan baik buangan domestik maupun buangan industri yang mangandung berbagai jenis populasi mikroorganisme di dalamnya. Mikroorganisme paling banyak ditemukan pada sungai di sekitar tempat buangan industri mengeluarkan air buangannya. Semakin banyak populasi mikroorganisme dalam perairan semakin tinggi nilai BOD. Kebanyakan limbah industri merupakan “benih” bagi perkembangan mikoorganisme. Pengaruh benih terhadap BOD ditunjukkan pada gambar F.9 berikut ini. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Masa Inkubasi pada 20 C Gambar F.9 Pengaruh benih terhadap BOD. Sumber : Krenkel, 1980

5. Toksisitas zat beracun

Beberapa kandungan kimia bersifat toksik terhadap mikrorganisme. Zat beracun dapat memperlambat pertumbuhan mikroorganisme 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 B O D m g l it e r benih 0,2 benih 0,1 benih 0,5 140 120 100 80 60 40 20 2.0 mgl CN 10 mgl CN B O D m g l Identifikasi Potensi Pencemaran Dalam Pengelolaan Lingkungan Hidup di Kabupaten Bekasi Tahun Anggaran 2008 BAGIAN F BAGIAN F 59 59 USULAN TEKNIS bahkan bisa sampai membunuh organisme tersebut. Pada konsentrasi tinggi, beberapa substansi kimia akan membunuh mikroba dan pada konsentrasi sublethal menyebabkan aktivitas mikroba menurun Krenkel, 1980. Alaerts 1984 menjelaskan jika zat kimia tersebut memang sangat beracun hingga mikroorganisme tidak bisa hidup sama sekali atau sukar berkembang, maka hanya sebagian jumlah mikoorganisme aktif dalam oksidasi zat organis tersebut. Gambar F.10 menunjukkan efek sianida dan logam berat Cu dan Cr terhadap pertumbuhan bakteri. Kadang-kadang zat organis tersebut memang dapat beracun terhadap beberapa jenis mikroorganisme biasa. 0 1 2 3 4 5 waktu hari a 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 mgl b Gambar F.10 Pengaruh zat beracun terhadap BOD a. Sianida, b. Cu dan Cr Sumber : Krenkel, 1984 F.3 Keseimbangan Oksigen dalam Badan Air Tercemar 100 80 60 40 20 B O D Cr Cu Identifikasi Potensi Pencemaran Dalam Pengelolaan Lingkungan Hidup di Kabupaten Bekasi Tahun Anggaran 2008 BAGIAN F BAGIAN F 59 59 USULAN TEKNIS Keseimbangan oksigen dalam badan air tercemar dipengaruhi oleh kemampuan pembersihan alamiah badan air self purification, pengurangan kandungan oksigen deoksigenasi akibat oksidasi mikroorganisme terhadap buangan organik dan penambahan kandungan oksigen reaerasi dari transfer gas dari udara ke dalam badan air. Efek pencemaran organik pada tingkat DO dalam badan perairan digambarkan dalam suatu kurva oksigen sag. F.3.1 Self Purification Kemampuan Pembersihan Alamiah Badan Air Kemampuan pembersihan alamiah badan air merupakan kemampuan badan air untuk mengabsorb atau menetralisir buangan yang diterimanya sehingga beban pencemaran berkurang. Pada dasarnya badan air dapat mengasimilasi buangan pada kodisi tertentu sebelum mencapai kondisi tercemar. Dalam air alam, self purification terjadi dalam bentuk suatu siklus biologi gambar F.11 yang dapat berlangsung sendiri dalam batas- batas tertentu. Sungai yang mengandung banyak zat organik dengan kadar rendah tidak memiliki material-material nutrien guna mendukung kehidupan, sehingga meskipun banyak terdapat beberapa jenis organisme, jumlah setiap organisme akan relatif sedikit. Dalam perairan dengan kandungan zat organik tinggi, besar sekali kemungkinannya bahwa nilai DO akan susut sehingga menghasilkan kondisi yang tidak cocok bagi hewan dan tumbuhan tingkat lebih tinggi. Dalam kondisi demikian, mikroorganisme akan dominan walaupun untuk beberapa waktu kemudian zat-zat organik tersebut akan distabilkan, kebutuhan oksigen akan menurun dan bentuk-bentuk kehidupan akan pulih kembali secara sempurna Tebutt ,et al., 2001. Bakteri Algae Protozoa Ikan-ikan kecil Ikan Manusia Air Limbah Organik Anorganik Alami Identifikasi Potensi Pencemaran Dalam Pengelolaan Lingkungan Hidup di Kabupaten Bekasi Tahun Anggaran 2008 BAGIAN F BAGIAN F 59 59 USULAN TEKNIS Gambar F.11 Siklus biologi normal dalam perairan Sumber : Mc. Kinney, 1962 Ada 4 faktor yang mempengaruhi self purification Hammer,1977 akibat buangan organik yaitu kuantitas aliran badan air, rentang waktu penerimaan buangan dari sumber pencemar ke badan air, temperatur air dan reaerasi. F.3.2 Pengurangan Kandungan Oksigen Deoksigenasi Berkurangnya kandungan oksigen dalam suatu badan air yang disebabkan oleh oksidasi mikroorganisme dari buangan organik terlarut dan tersuspensi dari sumber alam maupun kegiatan manusia disebut dengan deoksigenasi. Pada saat buangan masuk ke dalam perairan, DO akan dimanfaatkan oleh mikroorganisme untuk proses metabolisme dan menguraikan zat- zat organik dari air buangan. BOD menyebabkan tingkat DO dalam perairan menjadi turun apabila terjadi pemanfaatan DO secara terus menerus. Saat deoksigenasi terjadi oksigen yang berasal dari udara dilarutkan air hanya di bagian permukaan saja. Jumlah oksigen yang dipindahkan dari udara ke dalam air tergantung dari temperatur Nathonson, 1986. F.3.3 Penambahan Kandungan Oksigen Reaerasi Reaerasi dari atmosfir adalah sumber utama input oksigen ke dalam sungai. Proses penambahan oksigen dalam hal ini didasarkan pada transfer gas dari udara ke dalam air melalui permukaan, transfer gas Identifikasi Potensi Pencemaran Dalam Pengelolaan Lingkungan Hidup di Kabupaten Bekasi Tahun Anggaran 2008 BAGIAN F BAGIAN F 59 59 USULAN TEKNIS merupakan proses fisik kimia yang terjadi terus menerus pada permukaan antara gas dan cairan Hammer, 1977. Perubahan kenaikan DO akibat reaerasi, dinyatakan dalam bentuk persamaan berikut ini Metcalf Eddy, 1991 ,       C C K C C H k C C V A k r S 2 S R S R R       F- 11 Dimana : r R k R A V C S C H K 2 : : : : : : : : Jumlah oksigen dihasilkan reaerasi per unit waktu per unit volume air, mgm.dt 3 Angka fluk reaerasi, mdt Luas area permukaan, m 2 Volume, m 3 Konsentrasi DO jenuh, mgl Konsentrasi DO, mgl Kedalaman, m Angka reaerasi permukaan, 1dt Menurut O’Connor dan Dobbins, koefisien reaerasi   2 3 2 1 o 2 H .U D K  F- 12 Dimana : K 2 = Koefisien reaerasi D o U = = = Koefisien difusi molekul oksigen dalam air 18,95  10 -4 ft 2 har 1,76  10 -4 m 2 hari pada suhu 20 C, pada suhu lain 1,037 T-20 Kecepatan, mdt Kecepatan reaerasi yang besar didapatkan pada perairan yang dangkal, karena pada perairan yang dangkal gerakannya cepat dan turbulen dan dapat menyerap sejumlah pencemaran organik tanpa menimbulkan gangguan. Sebaliknya pada perairan yang dalam, tenang dan sempit kecepatan reaerasi sangat kecil. F.3.4 Kurva Oksigen Sag Identifikasi Potensi Pencemaran Dalam Pengelolaan Lingkungan Hidup di Kabupaten Bekasi Tahun Anggaran 2008 BAGIAN F BAGIAN F 59 59 USULAN TEKNIS Model Streeter Phelps merupakan sistem sederhana dengan mempertimbangkan dua proses utama yang terjadi dalam proses pembersihan alamiah dari suatu badan air yaitu deoksigenasi yang disebabkan oleh bakteri untuk menguraikan bahan organik dari limbah dan reaerasi yang merupakan masukan oksigen dari atmosfer ke permukaan perairan. Ronald 1997 menjelaskan bahwa perubahan oksigen yang terjadi dalam sungai yang mengalir dari hulu ke hilir mengikuti suatu kesetimbangan massa mass balance seperti gambar F.12 berikut ini. 1 2 y Q, C A Q, C + x dx dC  z X x Gambar F.12 Sketsa kesetimbangan massa Sumber : Ronald L. Droste, 1997 Persamaan kesetimbangan massa V dt dC V r Δ Δx dx dC C Q C Q            F- 13 Dimana : C V r = = = Konsentrasi DO Volume aliran A. x Angka reaksi volumetrik Dengan mengasumsikan dCdt = 0 kemudian disubstitusikan melalui hubungan kecepatan dengan volume, didapat suatu persamaan r dt dC dt dx dx dC dx dC v    F- 14 Angka reaksi tergantung pada konsumsi BOD dan reaerasi   C C k L k r s 2 1     F- 15 Dimana k 1 = Angka konstanta pemakaian BOD Identifikasi Potensi Pencemaran Dalam Pengelolaan Lingkungan Hidup di Kabupaten Bekasi Tahun Anggaran 2008 BAGIAN F BAGIAN F 59 59 USULAN TEKNIS : k 2 L C s = = = Angka konstanta reaerasi Konsentrasi BOD Konsentrasi DO jenuh Substitusi persamaan 2-14 ke persamaan 2-13, didapat suatu persamaan diferensial, C C k L k dt dC s 2 1     F- 16 Persamaan diferensial di atas disederhanakan dengan mensubstitusikan variabel bar, oksigen defisit, D C C D s   F- 17 kemudian disustitusikan ke persamaan 2-15 D k L k dt dD 2 1   F- 18 BOD L merupakan fungsi dari waktu. Persamaan yang menggambarkan hubungan L dan t ditentukan dengan membuat suatu kesetimbangan massa BOD, sebagai berikut t k 1 1 e . L L L k dt dL      F- 19 dimana : L o = BOD ultimate Substitusi persamaan 2-10 ke persamaan diferensial 2-17 D k e L k dt dD 2 t k 1 1    F-20 Persamaan 2-19 diintegrasikan dengan batas t = 0, D = D t = t, D = D juga untuk 20 T T 20 k k    dibuat batas integrasinya t = 0, L = L D dan L merupakan harga setelah pencampuran air buangan dengan badan air. Identifikasi Potensi Pencemaran Dalam Pengelolaan Lingkungan Hidup di Kabupaten Bekasi Tahun Anggaran 2008 BAGIAN F BAGIAN F 59 59 USULAN TEKNIS Persamaan 2-19 diintegrasikan                  dt e L k De d e L k e D k dt dD e t k k 1 t k t k 1 t k 2 t k 1 2 2 1 2 2 Hasil integrasi di atas   t k t k t k 1 2 1 2 2 1 e D e e k k L k D        F - 21 Dimana : D D L k 1 k 2 t : : : : : : DO defisit pada saat t, mgl DO defisit pada t = 0, mgl BOD ultimate dalam perairan, mgl Koefisien deoksigenasi, hari -1 koefisien reaerasi, hari -1 waktu, hari Persamaan tersebut di atas merupakan persamaan oksigen sag Streeter dan Phelps untuk menghitung DO deficit dan digambarkan dalam kurva oksigen sag. Persamaan oksigen sag Streeter Phelps paling banyak digunakan dalam analisa sungai. Nilai k 1 , k 2 , dan L dipengaruhi oleh temperatur. Hubungan matematika yang menunjukkan pengaruh temperatur Canter, 1994 :   20 T 20 1 T 1 047 , 1 k K     20 T 20 2 T 2 016 , 1 k K   6 , T 02 , L L 20 T   dimana T = temperatur air, C, dan k 120 , k 220 , L 020 merupakan harga pada saat T = 20 C. Waktu dan DO pada saat mencapai DO minimum, t c dan D c adalah                   2 K1 2 1 2 1 2 c .L K k K D 1 K K log K K 1 t F- 22 dimana : t c = waktu kritis, waktu untuk mencapai DO minimum, hari Identifikasi Potensi Pencemaran Dalam Pengelolaan Lingkungan Hidup di Kabupaten Bekasi Tahun Anggaran 2008 BAGIAN F BAGIAN F 59 59 USULAN TEKNIS c 1 t . K 2 1 c 10 L K K D   F- 23 dimana : D c = Defisit kritis maximum pada saat t c , mgl Kurva oksigen sag menggambarkan efek dari deoksigenasi dan reaerasi, ditunjukkan pada gambar 2.13. Pencemaran Organik Kurva C, Profil oksigen atau kuva sag DO minimum waktu atau jarak Gambar F.13 Kurva oksigen sag, menunjukkan efek pencemaran organik pada tingkat DO dalam perairan atau sungai. Setelah organik terurai, reaerasi permukaan akan memulihkan kualitas air, yang dikenal dengan self purification. Sumber : Nathonson, 1986 Kurva A menggambarkan deoksigenasi dimana terjadi penurunan DO akibat pemanfaatan oksigen oleh mikroorganisme untuk metabolisme dan dekomposisi zat-zat organik sedangkan kurva B menggambarkan reaerasi. Slope reaerasi mulai naik saat kurva deoksigenasi mulai menurun.. Tingkat DO dalam perairan merupakan fungsi dari kombinasi efek deoksigenasi dan reaerasi. Atau dengan kata lain DO sebenarnya merupakan jumlah kurva DO deoksigenasi ditambah kurva DO reaerasi. Kurva ini disebut dengan kurva oksigen sag, yaitu kurva C. Awalnya kurva deoksigenasi melampaui kurva reaerasi, jadi profil oksigen mulai menurun. Setelah semuanya organik terurai, angka reaerasi mendominasi, profil oksigen mulai naik sampai ke tingkat biasanya. Kurva B, Reaerasi Kurva A, Deoksigenasi O k si g e n , m g l Identifikasi Potensi Pencemaran Dalam Pengelolaan Lingkungan Hidup di Kabupaten Bekasi Tahun Anggaran 2008 BAGIAN F BAGIAN F 59 59 USULAN TEKNIS Terjadinya DO minimum dalam periaran saat angka reaerasi sama dengan angka deoksigenasi Nathonson, 1986 . F.4 Pengelolaan Kualitas Air Dalam usaha pengelolaan kualitas air perlu diketahui dan dikaji sumber-sumber pencemaran air berdasarkan baku mutu air yang telah ditetapkan. Standar kualitas air merupakan suatu persyaratan untuk pengendalian pencemaran serta perlindungan air. F.4.1 Klasifikasi Sumber Pencemaran Air Kadang-kadang masalah pencemaran air dapat disebabkan oleh zat-zat yang berasal dari satu sumber, tetapi yang lebih umum pencemaran merupakan hasil gabungan akumulasi dari berbagai sumber. Untuk lebih memahami efek dari pencemaran air dan teknologi yang tepat dalam penanganannya, perlu dikelompokkan zat-zat pencemar berdasarkan sumbernya, yaitu sumber titik point-sources atau sumber tersebar dispersed sources Nathonson, 1986. 1. Sumber titik point sources Berasal dari pipa, saluran air buangan, air buangan perkotaan, industri dan sumber-sumber lain yang titiknya spesifik masuk ke dalam badan air dan dapat dikenali sumbernya. 2. Sumber tersebar atau non titik dispersed sources or non point sources. Mencakup aliran-aliran air tanah yang umum dan kontribusinya acak yang tidak dapat ditentukan titik spesifiknya. Berasal dari aliran-aliran permukaan runof seperti dari kawasan pertanian. Aliran yang berasal dari sumber titik dapat diolah atau dikontrol sebelum dibuang. Tapi sumber tersebar non titik sukar untuk dikontrol karena sumbernya yang tidak dapat ditentukan secara pasti. Perbedaan sumber pencemaran titik dan sumber pencemaran tersebar dapat dilihat pada gambar F. 14 .Nathonson, 1986 Beberapa sumber polutan yang potensial yang dapat memasuki badan air adalah Lamb J.C, 1986 : Identifikasi Potensi Pencemaran Dalam Pengelolaan Lingkungan Hidup di Kabupaten Bekasi Tahun Anggaran 2008 BAGIAN F BAGIAN F 59 59 USULAN TEKNIS 1. Sumber alami Beberapa diantaranya mempunyai sedikit hubungan atau tidak sama sekali dengan aktifitas manusia. Sebagai contoh atmosfir mengandung konstituen asam, partikulat, logam-logam, nitrogen, belerang dan fosfor yang berasal dari letusan gunung, erosi angin dan lain sebagainya. Run off membawa minyak, garam, Organik, dll Badan Perairan Kawasan dearah pembangunan Pertanian, Run off membawa pupuk, daerah perkotaan pestisida Kotoran binatang Gambar F.14 Sumber pencemaran titik dan sumber pencemaran tersebar dalam suatu aliran sungai. Sumber : Nathonson, 1986 2. Sumber pertanian Jumlah zat tersuspensi dalam air yang memasuki badan air akan bertambah bila melewati kawasan pertanian. Seperti masuknya pestisida, pupuk, kotoran ternak dan sebagainya. 3. Sumber buangan industri Air buangan perkotaan dan industri merupakan sumber titik yang potensial terhadap pencemaran. Seperti riol-riol saluran perkotaan, saluran air buangan industri dan sebagainya. 4. Sumber – sumber gabungan Seperti aktifitas pembangunan dan pemukiman, pertambangan, tempat-tempat pembuangan sampah, drainase dan sebagainya mengandung sejumlah zat kimia yang akan memasuki badan air. F.4.2 Pemantauan Guna Pengendalian Pencemaran Air Pengolahan air buangan Ket : Sumber Tersebar Sumber Titik danau Identifikasi Potensi Pencemaran Dalam Pengelolaan Lingkungan Hidup di Kabupaten Bekasi Tahun Anggaran 2008 BAGIAN F BAGIAN F 59 59 USULAN TEKNIS Untuk perencanaan pengendalian pencemaran perlu diketahui dan dipantau sumber-sumber asal pencemaran. Sumber pencemaran organik dalam suatu badan perairan umumnya disebabkan oleh air buangan dari pemukiman dan industri tertentu. Beberapa contoh air buangan industri yang mempengaruhi kualitas sungai adalah pabrik tahu, pabrik karet dan lain-lain. Beban pencemaran yang dibuang oleh suatu industri bergantung pada bahan baku atau bahan kimia yang digunakan, kapasitas, proses produksi serta cara penyaluran buangan penyaluran buangan industri. Sedangkan beban pencemaran dari rumah tangga biasanya ditentukan oleh banyaknya jumlah penduduk yang bertempat tinggal di sekitar sungai tersebut, ada tidaknya tempat pembuangan sampah dan sistem penyaluran air buangan. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam usaha pengendalian pencemaran air adalah sebagai berikut: 1. Usaha pengendalian air buangan penduduk melalui Program Pengembangan Perkotaan, termasuk didalamnya Program Perbaikan Kampung. Program ini meliputi perbaikan dan pengadaan secara penyehatan lingkungan berupa tempat mandi cuci kakus, bak sampah dan pengangkutan sampah. Dalam usaha menanggulangi air buangan rumah tangga pipa penyaluran air buangan yang teralokalisir juga diperlukan. 2. Penentuan titik dan penyaluran air buangan a. Penyaluran air buangan cair, padat maupun gas harus memperhatikan lingkungan sekitarnya yaitu menyangkut pemukiman penduduk, pertanian, peternakan, perikanan dan lain-lain. b. Penyaluran air buangan yang telah diolah harus memenuhi baku mutu air buangan yang ditetapkan oleh instansi yang berwenang. c. Pemilihan tempat penampungan buangan padat dan penyaluran air buangan cair harus memenuhi perizinan. F.4.3 Baku Mutu Air Identifikasi Potensi Pencemaran Dalam Pengelolaan Lingkungan Hidup di Kabupaten Bekasi Tahun Anggaran 2008 BAGIAN F BAGIAN F 59 59 USULAN TEKNIS Kualitas air adalah kadar unsur-unsur dari badan air yang dianalisa berdasarkan saifat-sifat fisik, kimia maupun bakteriologis sehingga menunjukkan mutu air tersebut. Standar kualitas air merupakan suatu persyaratan kualitas air untuk perlindungan dan pemanfaatan air yang bersangkutan. Di dalam pengelolaan kualitas air dikenal 2 macam standar yaitu Stream Standard dan Effluent Standard. Stream Standard merupakan 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 serta kemampuan self purification mengencerkan dan membersihkan diri terhadap beban pencemaran. Effluent Standard merupakan kualitas air yang dipersyaratkan bagi effluent air buangan yang akan disalurkan ke badan air penerima yaitu sungai, dimana dalam penyusunannya telah dipertimbangkan pengaruh terhadap pemanfaatan sumber air yang menampungnya. Peraturan yang digunakan sebagai acuan dalam usaha pengelolaan kualitas air sungai Cileungsi adalah PP No.82 Tahun 2001 untuk Kelas I. yang menetapkan mengenai baku mutu air sungai di Propinsi Jawa Barat. Peruntukan Baku Mutu Air sungai Gol A Gol B Gol C Gol D : : : : Air Minum Perikanan Pertanian Air sungai yang tidak digunakan untuk kepentingan gol A,B,C tetapi kualitasnya masih memenuhi untuk kehidupan biota air.

1. Peruntukkan Baku Mutu Air limbah cair industri