Molekul, Vol. 4. No. 1. Mei, 2009 : 39-47

Transkripsi

1 Moeku, Vo. 4. No. 1. Mei, 2009 : PENGUJIAN DAYA HANTAR LISTRIK AIR TANAH DI SEKITAR TEMPAT PEMBUANGAN AKHIR GUNUNG TUGEL KABUPATEN BANYUMAS MENGGUNAKAN PRINSIP JEMBATAN WHEATSTONE Sehah dan Wahyu Tri Cahyanto Program Studi Fisika, Fakutas Sains dan Teknik, Universitas Jendera Soedirman Jaan dr. Suparno No. 61 Karangwangka Purwokerto E-mai: sehahaasimy@yahoo.co.id ABSTRACT Eectrica conductivity of groundwater have been measured in area about the fina garbage dismissa pace (TPA) of Gunung Tuge, Regency of Banyumas. Groundwater sampes have been taken away from 104 point of groundwater sources which distributed around of the research area, consisted of we water, beik water and pump water. Then, water sampes are tested in Eectronics and Instrumentation aboratory, Facuty of Science and Technique, UNSOED use the Wheatstone bridge principe. Eectrica conductivity of groundwater obtained, then mapped pursuant to position of sampes points ocation, so that obtained map of eectrica conductivity contour of groundwater in research area. Pursuant to the eectrica conductivity contour map, known that the mean eectrica conductivity vaue in research area is 0,0594 k -1, where highest eectrica conductivity vaue is 0,1449 k -1 and owest eectrica conductivity vaue is 0,0209 k -1. Pursuant to interpretation known that most iquid waste (eacheat) of TPA Gunung Tuge are indicated fow into south and south-west area (Viage of Kedungrandu) owning ower topography. Keywords: Fina garbage dismissa pace (TPA) of Gunung Tuge, iquid waste (eacheat), eectrica conductivity (DHL). PENDAHULUAN Saah satu permasaahan sampah di Purwokerto, yang hingga kini dampak ekoogisnya masih terasa adaah pengeoaan sampah di Tempat Pembuangan Akhir (TPA) Gunung Tuge. Meskipun sekarang sudah dibatasi, namun seama kurang ebih dua puuh ima tahun (sejak tahun 1984), TPA Gunung Tuge hanya sekedar difungsikan untuk menampung sampah, tanpa diengkapi sarana dan fasiitas untuk memisahkan sampah organik dan anorganik serta tidak ada sarana pengoahan dan pembuangan imbah cair sampah atau air indi (Koran Sore Wawasan, 2006). Air indi (eachate) adaah cairan hasi pembusukan sampah yang banyak mengandung organisme, senyawa kimia, ion-ion dan sebagainya. Limbah cair ini meresap ke daam ceah dan pori-pori tanah bersama air hujan, sehingga masuk ke daam airan air tanah, sesuai sikus air di aam. Akibatnya kuaitas air tanah menurun hingga ke tingkat minimum, sehingga air tidak berfungsi sesuai dengan peruntukkannya (Noriko, 2003 dan Lubis, 2006). Secara administratif, okasi TPA Gunung Tuge teretak di zona perbatasan Keurahan Karangkesem, Kecamatan Purwokerto Seatan dan Desa Kedungrandu, Kecamatan Patikraja, Kabupaten Banyumas. Sedangkan secara geoogis, okasi ini teretak di atas cekungan dengan struktur batuan yang disebut dengan formasi Tapak. Formasi Tapak terdiri dari apisan batuan pasir berbutir kasar berwarna kehijauan dan congomerate yang bercampur batuan breksi andesit oca di bagian bawah. Sedangkan bagian atas berupa batuan pasir gampingan dan napa berwarna 39

2 Pengujian Daya Hantar Listrik (Sehah dan Wahyu Tri Cahyanto) hijau yang bercampur dengan kepingan mousca. Formasi Tapak di okasi ini diperkirakan memiiki kedaaman hingga 500 meter. Oeh karena itu, air tanah yang teah tercemar oeh imbah cair (air indi) dapat masuk ke daam sumur penduduk terutama yang berada di daam zona formasi Tapak (Asikin dkk., 1992). Saah satu upaya untuk menindakanjuti permasaahan ini adaah dengan meakukan pengujian Daya Hantar Listrik (DHL) air tanah di daerah sekitar TPA Gunung Tuge. DHL air tanah terkait dengan kandungan ogam dan ion-ion, yang diperkirakan berasa dari imbah cair (air indi) hasi pembusukan sampah di TPA seama kurun waktu yang ama. Oeh karena itu jika DHL air tanah yang diperoeh tinggi, maka diduga teah terjadi intrusi imbah cair (air indi) ke daam sumber air atau manifestasi air tanah di daerah sekitar TPA Gunung Tuge. Masaah ini peru diwaspadai dan diantisipasi karena berdampak buruk terhadap kesehatan manusia. Dengan dukungan data geoogi setempat, dapat diakukan anaisis dan interpretasi untuk mengungkap poa penyebaran imbah cair bawah permukaan di daerah sekitar TPA Gunung Tuge. Limbah cair sampah (air indi) diindikasikan banyak mengandung senyawa asam, basa dan garam. Senyawa-senyawa tersebut jika diarutkan ke daam air, dapat terpecah menjadi ion positif dan ion negatif, yang dinamakan eektroit. Jika di daam arutan eektroit dimasukkan dua eektroda yang dihubungkan dengan kutub positif dan kutub negatif sumber arus searah atau boak-baik, maka dapat timbu medan istrik di antara kedua eektroda tersebut. Akibatnya ion positif bergerak ke eektroda negatif untuk mengambi eektron dari eektroda ini, dan ion negatif bergerak ke eektroda positif untuk menyerahkan eektron ke eektroda ini. Ha ini berarti bahwa di daam arutan eektroit terjadi konduksi muatan dari satu eektroda ke eektroda ainnya meaui pengangkutan ion-ion. Jika n + adaah jumah ion positif, n - adaah jumah ion negatif, q adaah muatan ion, v + dan v - adaah aju ion positif dan negatif (drift veocity) ke satu arah serta A adaah uas penampang bagian yang harus diaui arus, maka besar arus istrik yang mengair adaah (Staf Lab. Fisika Dasar UGM, 2005) adaah i n qv n qv A (1) Besar aju ion v + dan v - tergantung dari medan istrik dan jenis ion, yang dapat dirumuskan sebagai v E dan v E (2) dengan + dan - adaah tetapan yang disebut mobiitas ion positif dan ion negatif, sedangkan E adaah kuat medan istrik. Substitusi persamaan (2) ke persamaan (1) diperoeh hubungan i A n n zee (3) dimana q = ze, dengan z adaah nomor atom dan e adaah muatan eektron. Jika tegangan antara dua eektroda adaah V dan panjang arutan eektroit adaah, maka kuat medan istriknya dapat dinyatakan sebagai V E (4) Dengan demikian, jika n + = n - = n, maka persamaan (1) dapat dituis menjadi A i zen V (5) Untuk arutan tertentu dengan panjang dan uas penampang efektifnya tertentu, maka niai z e n ( ) adaah tetap. Jika Y adaah Daya Hantar Listrik (DHL) dan R adaah hambatan istrik, maka dapat dituis suatu persamaan A zen Y (6) R Sedangkan konduktivitas istriknya dapat dirumuskan 40 22

3 Moeku, Vo. 4. No. 1. Mei, 2009 : Y zen (7) A AR Sehingga daya hantar istriknya adaah 1 z e n A Y (8) R Daya Hantar Listrik (Y) memiiki satuan -1 (Staf Lab. Fisika Dasar UGM, 2005) dan ini merupakan parameter fisika yang ingin diujikan terhadap sampe air tanah di sekitar TPA Gunung Tuge, Purwokerto. METODE PENELITIAN Peneitian yang diakukan ini termasuk kategori survei. Sampe air tanah diambi dari daerah sekitar TPA Gunung Tuge, sedangkan pengujian DHL air tanah diakukan di Laboratorium Eektronika dan Instrumentasi, Fakutas Sains dan Teknik, UNSOED, Purwokerto. Waktu peaksanaan peneitian adaah seama empat buan, yaitu muai pada buan Juni hingga September Bahan yang diperukan daam peneitian adaah sampe air yang diambi angsung dari seuruh manifestasi air tanah di sekitar okasi TPA Gunung Tuge, berupa sumur, beik (sumber air menyerupai ubang sumur yang digai di dasar sungai, hutan atau sawah) dan pompa air. Adapun skema peraatan peneitian yang digunakan dapat diihat pada Gambar 1. R 2 Keterangan: R 1 Osioskop Headphone R 1 = tahanan eektroit R 2 = tahanan buzzer R 3 = tahanan potensiometer bagian kiri R 4 = tahanan potensiometer bagian kanan Sampe Air Tanah R 3 R 4 Potensiometer Generator Isyarat Gambar 1. Skema peraatan pengujian DHL sampe air menggunakan prinsip jembatan Wheatstone. Urutan kegiatan yang diakukan daam peneitian ini dapat diihat pada diagram air (fowchart) Gambar 2. Sedangkan pengujian DHL sampe air tanah digunakan prinsip jembatan Wheatstone. Untuk pengujian, sumber arus istrik yang digunakan adaah sumber tegangan boak-baik dari osiator atau generator isyarat. Adapun prosedur pengujian DHL air tanah dapat diihat pada diagram air seperti Gambar

4 Pengujian Daya Hantar Listrik (Sehah dan Wahyu Tri Cahyanto) Muai Persiapan Survei awa di okasi TPA Gunung Tuge Studi pustaka dan perijinan ke pihak terkait Mempersiapkan mode perancangan aat pengujian daya hantar istrik (DHL) Mempersiapkan peraatan dan bahan Peaksanaan di Lapangan Pengambian sampe air dari beberapa titik okasi di sekitar TPA Gunung. Tuge Pengukuran posisi titik okasi pengambian sampe dengan peraatan GPS Peaksanaan di Laboratorium Pengujian Daya Hantar Listrik (DHL) sampe air tanah Pemetaan Daya Hantar Listrik (DHL) air tanah versus posisi intang dan bujur Peta Kontur Daya Hantar Listrik (DHL) Air Tanah di Daerah Sekitar TPA Gunung Tuge Data struktur geoogi batuan setempat dan informasi baku mutu air tanah Anaisis dan Interpretasi Anaisis mode sebaran daya hantar istrik (DHL) air tanah di daerah sekitar TPA Gunung Tuge Interpretasi poa sebaran imbah cair bawah Permukaan (air indi) di daerah sekitar TPA Gunung Tuge Impementasi Seesai Gambar 2. Diagram air urutan kegiatan yang diaksanakan daam peneitian Pada saat tercapai kesetimbangan ketika pengujian DHL air tanah diakukan, maka beraku hubungan persamaan R1 R3 R atau 2 R3 R1 (9) R2 R4 R4 Dengan demikian, Daya Hantar Listrik (DHL) sampe air dapat dirumuskan 1 R4 Y (10) R1 R2 R3 Secara teoritis, niai R 3 dibuat sama dengan R 4 agar keteitian hasi pengukuran menjadi sangat baik (Staf Lab. Fisika Dasar UGM, 2005)

5 Pengujian Daya Moeku, Hantar Vo. Listrik 4. No. (Sehah 1. Mei, dan 2009 Wahyu : 39 - Tri 47 Cahyanto) Muai Memasukkan sampe air ke daam tabung U dan menghubungkan eektroda dengan rangkaian peraatan penguji Menghubungkan generator isyarat, osioskop (indikator visua) dan headphone (indikator suara) dengan rangkaian peraatan penguji Menghidupkan osioskop dan generator isyarat pada kisaran frekuensi 1000 Hz Memutar potensiometer untuk mengatur niai resistansi sehingga R 3 = R 4 Mengatur niai R 2 Tercapai kondisi setimbang? (kurva OSILOSKOP mendatar) tidak ya R 2, R 3 dan R 4 Menghitung niai R 1 dan DHL sampe air Tahanan Eektroit dan Daya Hantar Listrik sampe air tanah Seesai Gambar 3. Diagram air urutan pengujian DHL sampe air tanah menggunakan prinsip jembatan Wheatstone HASIL DAN PEMBAHASAN Daya Hantar Listrik (DHL) air tanah teah diuji dengan peraatan seperti pada Gambar 3. Jumah sampe air yang diuji adaah 104 buah, yang diambi dari 104 buah titik okasi yang tersebar di sekitar TPA Gunung Tuge. Jenis manifestasi air tanah yang berhasi diambi di okasi terdiri dari sumur, beik dan pompa air. Adapun sebaran titik okasi dapat diihat pada Gambar

6 LINTANG SELATAN Pengujian Daya Moeku, Hantar Vo. Listrik 4. No. (Sehah 1. Mei, 2009 dan Wahyu : Tri Cahyanto) TELUK KARANGKLESEM TPA G.TUGEL KEDUNGRANDU U BUJUR TIMUR Gambar 4. Sebaran titik okasi pengambian sampe air tanah di atas peta topografi daerah peneitian (interva kontur 5 meter) Sebaran titik okasi pengambian sampe air tanah tidak merata, karena sampe air tanah hanya dapat diambi dari sumur, beik dan pompa air yang terdapat di perkampungan penduduk. Sementara itu, sebagian besar daerah peneitian masih berupa semak, sawah, kebun, hutan dan tanah kosong yang tandus dan tidak ada manifestasi sumber air tanah. Parameter yang diukur daam pengujian DHL air tanah adaah beberapa niai tahanan yang digunakan untuk menghitung niai DHL. Hasi perhitungan DHL, dioah dan dipetakan dengan software Surfer version 7 sehingga diperoeh peta kontur DHL air tanah daerah peneitian, seperti Gambar 5. Berdasarkan peta kontur tersebut, diketahui bahwa DHL rata-rata daerah peneitian adaah 0,0594 k -1, DHL tertinggi 0,1449 k -1 dan DHL terendah 0,0209 k -1. DHL air tanah pada titiktitik ukur di bagian seatan dan barat daya daerah peneitian reatif ebih tinggi daripada bagian utara dan timur aut. Ha ini menunjukkan bahwa arah airan air tanah yang terkontaminasi indi (bersifat eektroit) akibat proses pembusukan sampah di TPA Gunung Tuge, sebagian besar menuju ke arah seatan dan barat daya (Desa Kedungrandu). Poa airan air tanah ini dapat dipahami, karena bagian seatan hingga barat daya daerah peneitian memiiki topografi yang ebih rendah dibandingkan dengan zona ainnya, sehingga airan air tanah beserta air indi menuju ke daerah tersebut. Sebagaimana diketahui topografi Gunung Tuge mempunyai satuan geomorfoogi dengan bentuk permukaan bereief agak kasar, kemiringan ereng 10 o 30 o dengan ketinggian 75 m 120 mdp (Anonim, 2006). Seain itu, proses geomorfoogi yang berkembang di daerah ini adaah peapukan, erosi dan tanah ongsor, sehingga tingkat keuusan air di daam tanah (permeabiitas) cukup besar

7 LINTANG SELATAN Pengujian Daya Moeku, Hantar Vo. Listrik 4. No. (Sehah 1. Mei, 2009 dan Wahyu : Tri Cahyanto) TELUK KARANGKLESEM DHL (kohm-1) TPA G.TUGEL KEDUNGRANDU U BUJUR TIMUR Gambar 5. Peta kontur DHL air tanah di daerah sekitar TPA Gunung Tuge. Kondisi geoogi daerah peneitian juga mendukung penyebaran air indi. Geoogi daerah Gunung Tuge berbentuk formasi Tapak yang terdiri dari satuan batupasir kasar kehijauan dan kongomerat. Batupasir kasar tersebut berseingan dengan batuempung berwarna abu-abu keputihan, unak dan pastis dengan teba tanah penutup kirakira 2 hingga 4 meter. Batupasir ini mempunyai ukuran butiran sedang hingga kasar serta porositas sedang hingga tinggi sehingga mudah diterobos oeh air tanah yang teah terkontaminasi indi. Formasi Tapak diperkirakan memiiki kedaaman kira-kira 500 meter, sehingga air tanah yang terkontaminasi oeh indi dapat terinfitrasi ke daam sumur penduduk yang berada daam zona ini (Asikin dkk., 1992 dan Ruswanto dkk., 1999). Kriteria baku mutu air goongan A hingga D berdasarkan niai DHL daam satuan mikro mho disajikan pada Tabe 1. Baku mutu air goongan D merupakan goongan air yang tidak digunakan untuk keperuan goongan A, B, dan C, namun masih memenuhi syarat untuk kehidupan biota air. DHL air tanah yang diperoeh daam peneitian ini apabia dikonversi ke daam satuan mikro mho adaah DHL rata-rata 59,4 mikro mho, DHL tertinggi 144,9 mikro mho dan DHL terendah 20,9 mikro mho. Hasi yang diperoeh ini menunjukkan bahwa DHL air tanah di daerah sekitar TPA Gunung Tuge masih berada di bawah niai ambang batas Baku Mutu Air yang dipersyaratkan. Namun ha ini beum menunjukkan keamanan air tersebut untuk dikonsumsi, karena masih ada parameter fisika dan kimia ain yang harus diteiti

8 Pengujian Daya Hantar Listrik (Sehah dan Wahyu Tri Cahyanto) Tabe 1. Baku mutu air goongan A hingga D (Wardhana, 2004) No. Jenis Baku Mutu Air Daya Hantar Listrik (mikro mho) 1 Baku mutu air goongan A: Air minum Baku mutu air goongan B: Perikanan Baku mutu air goongan C: Pertanian Baku mutu air goongan D: Lainnya 1000 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpuan Dari keseuruhan kegiatan peneitian yang teah diakukan, dapat diambi kesimpuan sebagai berikut: 1. Berdasarkan hasi peneitian, diperoeh hasi bahwa DHL rata-rata daerah peneitian 0,0594 k -1, DHL tertinggi 0,1449 k -1 dan DHL terendah 0,0209 k -1. DHL air tanah pada titik-titik ukur di bagian seatan dan barat daya daerah peneitian reatif ebih tinggi daripada bagian ainnya. Ha ini mengindikasikan bahwa airan air tanah yang terkontaminasi indi, sebagian besar menuju ke arah seatan dan barat daya. 2. Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap poa dan arah airan air tanah yang terkontaminasi indi di daerah sekitar TPA Gunung Tuge adaah topografi dan geoogi. Daerah seatan dan barat daya TPA Gunung Tuge memiiki topografi yang ebih rendah sehingga airan air tanah yang terkontaminasi indi menuju ke daerah tersebut. Kondisi geoogi daerah setempat yang terdiri dari satuan-satuan batuan bawah permukaan yang permeabiitasnya tinggi juga ikut mendukung penyebaran air tanah yang terkontaminasi indi. Saran-Saran 1. Peru diakukan pengujian yang ebih engkap terhadap sifat-sifat sampe air tanah, tidak hanya sifat Daya Hantar Listrik (DHL) saja, tetapi sifat-sifat fisika dan kimia ainnya. 2. Peru diakukan survei geofisika (misanya geoistrik tahanan jenis), untuk menginterpretasi mode poa sebaran dan kedaaman imbah cair bawah permukaan secara visua

9 Moeku, Vo. 4. No. 1. Mei, 2009 : DAFTAR PUSTAKA Anonim, 2006, Kajian Gerakan Tanah di Grumbu Gunung Tuge, Desa Kedungrandu Kecamatan Patikraja, Kabupaten Banyumas, Dinas Pertambangan Sumber Daya Air Pertambangan dan Energi, Kabupaten Banyumas, Purwokerto. Asikin S, Handoyo A., Busono H., 1992, Peta Geoogi Lembar Purwokerto, Jawa, Pusat Peneitian dan Pengembangan Geoogi (P3G), Bandung. Koran Sore Wawasan, 15 Jui 2006, Penanganan Sampah Minim, Petani Merasa Dirugikan, diakses buan Januari 2007, Sumber: digita.com. Lubis, Fajar Rachmat, 2006, Air Sebagai Parameter Kendai daam Tata Ruang, Inovasi Onine, Edisi Voume 7/XVIII/Juni 2006, diakses buan Januari 2007, Sumber: untuk Menunjang Perencanaan tata Ruang dan Pengoahan Lingkungan, Direktorat Geoogi Tata Lingkungan, Purwokerto. Staf Lab. Fisika Dasar, 2005, Panduan Praktikum Fisika Dasar Semester 2, Laboratorium Fisika Dasar, Jurusan Fisika, Fakutas Matematika dan Imu Pengetahuan Aam, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Wardhana, W.A., 2004, Dampak Pencemaran Lingkungan, Edisi revisi, Andi Offset, Yogyakarta. Wakatsuki, T., S. Luanmanee, T. Masunaga, and T. Attanandana High Grade On-Site Treatment of Domestic Wastewater And Pouted River Water By Muti-Soi Layering Method. Ecoogica Engineering, Esevier (in press). Noriko, Nita, 2003, Tinjauan Ekoogis Tempat Pemusnahan Akhir Bantar Gebang Bekasi, Makaah Majaah Sains, Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor, diakses buan Januari 2007, Sumber: /nita_noriko.htm. Ruswanto, Nandang dan Bambang. E. P., 1999, Pemetaan geoogi Lingkungan Daerah Purwokerto dan Sekitarnya, Jawa Tengah (Pemetaan Geoogi Lingkungan 41 47