PENGEMBANGAN MODEL DO-BOD DALAM PENGELOLAAN KUALITAS AIR SUNGAI CILIWUNG 1) (The DO-BOD Model Develompent for Ciliwung River Water Quality Management)

Transkripsi

1 Pngmbangan Modl DO-BOD dalam Pnglolaan Kualias Air Sungai Ciliwung (W. Asono al. PENGEMBANGAN MODEL DO-BOD DALAM PENGELOLAAN KUALITAS AIR SUNGAI CILIWUNG 1 (Th DO-BOD Modl Dvlompn for Ciliwung Rivr War Qualiy Managmn Widyo Asono, M. Sri Sani 2, Bibiana W. Lay 2, dan Sopanga Somaro 2 ABSTRACT Th purpos of his rsarch is o buil a war qualiy modl which xplains DO-BOD rsponss as h ffc of organic loading by hydrodynamic bhavior, chmical and biological procsss in h sram which ar dvlopd mahmaically from roxygnaion ra (k a, doxygnaion ra (k d, phoosynhsis and rspiraion, sdimn oxygn dmand (SOD ha ar go from laboraory analysis and dirc masuring in h fild. Th rsarch was don in laboraory using sandard mhod and also don in fild whn rainy and dry sason. Paramrs ha wr masurd ar war mpraur, ph, BOD, DO, discharg, vlociy, and war dph. Basd on h rsarch, DO-BOD rsponss obsrvaion has a sam ndncy wih h rsul of modl. Ky words: hydrodinamic, roxygnaion ra, dcomposiion ra, DO-BOD rsponss PENDAHULUAN Modl kualias air lah dirinis sjak ahun 1925 olh Srr-Phlps unuk Sungai Ohio di Amrika Srika (Thomann, 1987, dan olh Lohani ahun 1980 unuk Sungai Chao Phraya di Bangkok (Lohani, Kduanya sukss dalam mrkomndasi pnapan flun sandard yang dissuaikan dngan kmampuan asimilasi sungai rsbu. Sungai Ciliwung sbagai salah sau sumbr daya air di Jawa Bara lah mngalami pncmaran organik shingga kualias dan prunukan airnya mnurun sjak dari hulu. Kpadaan dan jumlah pnduduk yang smakin mningka di DAS Ciliwung sra idak brjalannya auran hukum yang mngaur masuknya bban limbah yang dihasilkan mnjadi fakor uama rjadinya pncmaran rsbu di spanjang ahun. Indikasi ini dapa diliha dari rangkuman hasil pnliian yang lah dilakukan olh Sani (1986 yang mnunjukkan adanya kcndrungan mningkanya nilai BOD dari 3.26 mg/l di hulu mnjadi mg/l dan diikui olh pnurunan oksign rlaru (DO dari mg/l. Pnliian brujuan mmbangun modl kualias air yang dapa mnjlaskan rspons DO-BOD akiba bban buangan organik olh prilaku hidrodinamika, pross kimia, dan biologi di prairan, yang dikmbangkan scara mamais dari angka konsana laju roksignasi (k a, laju doksignasi aau dkomposisi (k d, 1 Bagian dari disrasi pnulis prama, Program Sudi Pnglolaan Sumbrdaya Alam dan Lingkungan, Skolah Pascasarjana IPB 2 Bruru-uru Kua dan Anggoa Komisi Pmbimbng 37

2 Forum Pascasarjana Vol. 31 No. 1 Januari 2008:37-45 produk foosinsis (R, rspirasi (R, dan kbuuhan oksign sdimn (SOD yang diprolh dari hasil analisis laboraorium dan pngukuran langsung di lapangan shingga diprolh bsaran bban organik yang bolh masuk ssuai dngan kapasias asimilasinya. Modl yang digunakan dalam pnliian ini mngacu dari prsamaan lngkung oksign (oxygn sag Srr-Phlps (1925 yang dikmbangkan ssuai dngan karakrisik hidrogomri Sungai Ciliwung saa ini dan kmungkinan rjadinya prubahan di masa yang akan daang. METODE PENELITIAN Tmpa dan Waku Pnliian dilakukan di dua mpa, yaiu di lapangan dan di laboraorium. Di lapangan lokasi pngambilan sampl air (daa primr dilakukan pada iik iik yang lah dinukan yang diprkirakan dapa mwakili formulasi modl kualias air dari disribusi DO dan BOD di spanjang Sungai Ciliwung. Waku pnliian dilakukan dua priod, yaiu pada musim hujan dan kmarau. Pa lokasi pngambilan sampl air rdapa pada Gambar 1. Analisis sifa-sifa fisik-kimia air dilakukan di Laboraorium Kimia IPB dan pngukuran hidromri sungai diukur langsung di lapangan. Gambar 1. Pa lokasi pngambilan sampl air 38

3 Pngmbangan Modl DO-BOD dalam Pnglolaan Kualias Air Sungai Ciliwung (W. Asono al. Analisis Laboraorium Analisis laboraorium mmakai mod sandard mhod, mlipui BOD ingka prama dngan inkubasi 2, 4, 6, 8, dan 10 hari dan BOD ingka dua 12,14,16, dan 20 hari pada suhu 20 o C. Produk foosinsis dan rspirasi diapkan dngan pmriksaan konsnrasi DO dari ligh bol dan dark bol pada waku 0 dan 5 jam, dngan rasi winklr. Pngukuran suhu air mnggunakan rmomr ph dan dngan ph mr. Pngukuran Dbi Dbi aliran sungai diprolh dari prkalian kcpaan aliran raa-raa dngan luas pnampang basah sungai (vlociy-ara mhod. Kcpaan aliran sungai diukur dngan plampung prmukaan, sdangkan kdalaman dan lbar pnampang sungai diukur dngan ali brskala. Analisis Daa Daa yang rkumpul dianalisis mnuru jnis, sifa, dan prunukannya. Analisis mmprimbangkan prsyaraan knis shingga mncapai kpaan yang inggi. Pnrapan Modl Pnrapan modl disajikan dalam bnuk grafik dan prsamaan unuk divaluasi kncndrungannya dan diprkirakan kmungkinan-kmungkinan pnybabnya. Modl Srr-Phlps unuk mnghiung pnurunan BOD (L dan dfisi oksign (D adalah. SL. L L kr 0 (1 kr... (1 k (a iik (a dfisi oksign iik r (b mnybar D D ka. 0 kd L0 (1 k k a r kr. ka. P R ( Sb / H (1 k a ka. kds k k L r a (1 ka kdsl ( ( k ( k k r a r kr. ka (2 (b BOD iik (c dfisi mnybar (d BOD mnybar Krangan: Lo = BOD ulima sumbr pncmar iik (mg/l kd = konsana laju dkomposisi organik (1/hari ka = konsana laju roksignasi (1/hari kr = laju pnyisihan BOD akiba dkomposisi dan pngndapan, ks (1/hari = kd + ks = waku mpuh aliran (hari = x/v (jarak/kcpaan aliran SL = BOD ulima sumbr pncmar mnybar (g/m 3.hari P = oksign produk foosinsis (g/m 3.hari R = oksign rpakai rspirasi (g/m 3.hari Sb = kbuuhan oksign sdimn (g/m 2.hari 39

4 Forum Pascasarjana Vol. 31 No. 1 Januari 2008:37-45 HASIL DAN PEMBAHASAN Suhu Suhu ( o C mrupakan salah sau paramr kunci modl kualias air suau prairan. Akivias biologi dan pross klaruan gas di dalam air sanga brganung pada kondisi suhu. Pada suhu opimum akivias biologi dngan hara cukup akan fkif dalam prumbuhan maupun dkomposisi bahan organik. Sbaliknya pada prairan dingin akivias rsbu akan mlamba (Chapra, Smnara iu, klaruan oksign ringgi pada prairan jrnih rjadi pada suhu 0 o C sbsar mg/l dan rndah pada suhu 30 o C sbsar 7.63 mg/l. Olh karna iu, di prairan ropis DO jnuh idak prnah mlbihi angka 9 mg/l (Thomann, Pada pngukuran di lapangan, suhu air diukur scara in siu mnggunakan rmomr dalam sauan o C. Suhu raa-raa siap ruas rcaa ruas hulu 21, ruas ngah 24, dan ruas hilir 27 o C. ph ph mnunjukkan ingka kmasaman dan mrupakan paramr ikuan dari hasil pross bio-kimia di dalam air. Pada suasana nral, ph prairan alam nilainya akan proporsional rhadap konsnrasi oksign dalam pross dkomposisi organik. Smakin rndah rspons konsnrasi oksign di prairan, smakin masam dan kcil nilai phnya (Camp and Thomas, Pngukuran di lapangan mnunjukkan nilai ph prairan Sungai Ciliwung brkisar 6-7 diukur scara in siu mnggunakan ph mr. Nilai kisaran DO mg/l pada ruas Kalibaa-Pjompongan rnyaa idak diikui dngan pnurunan ph yang proporsional. Hal ini mnujukkan ingginya kandungan sabun aau drjn yang dibuang langsung olh pnduduk pada di skiarnya, shingga mnaikkan nilai ph. Konsana Laju Roksignasi (k a Angka konsana kcpaan rarasi (k a mnunjukkan bsarnya laju pnyrapan oksign amosfr k dalam prairan. Dari rumus O'Connor-Dobbins, Churchill, Owns and Gibbs bsarnya k a di prairan brganung pada kombinasi anara nilai kcpaan (v dan kdalaman air (H spri dinyaakan dalam b prsamaan v. Jadi, smakin dras dan dangkal suau prairan, smakin k a H C bsar angka konsana kcpaan rarasi (k a dan sbaliknya (Chapra, Daa yang diprolh dari pngukuran v dan H di lapangan mnunjukkan bahwa nilai k a raa-raa di hulu sbsar 12/hari (lwa jnuh dan mnurun ajam mnjadi 0.35/hari (blum jnuh di hilir. Kondisi lwa dan blum jnuh rsbu brlangsung dalam ksimbangan dinamis unuk saling mlpas oksign k amosfr (ngaif dan mnransfr oksign dari amosfr k prairan (posiif. Konsana Laju Dkomposisi Organik (k d Angka konsana kcpaan dkomposisi (k d mnunjukkan bsarnya laju pnguraian bahan organik olh mikroorganism arob dalam prairan. Pada 40

5 Pngmbangan Modl DO-BOD dalam Pnglolaan Kualias Air Sungai Ciliwung (W. Asono al. pnrapannya di lapangan (alami, nilai k d laboraorium (bool dapa dijadikan acuan sbagai pndkaan awal mskipun pross dkomposisi kduanya brbda. Pada kondisi rnu, nilai k d prairan bisa lbih bsar karna adanya fakor pngndapan dan fk sdimn (Thomann, Olh karna iu, konsana di lapangan prlu mmprimbangkan konsana lain yang dapa mmprbsar nilai k d, yaiu ambahan konsana dari pross pngndapan parikl (k s shingga nilai konsananya brubah mnjadi k r = k d +k s rjadi pada ruas 6-9 yang braliran laminar. Olh sbab iu, pnrapan k d laboraorium hanya ssuai unuk ruas 1-6. Dari hasil obsrvasi ampak bahwa kisaran k d, di spanjang Sungai Ciliwung brvariasi anara /hari pada bulan Mar dan /hari pada bulan April Nilai konsana ini brpngaruh posiif rhadap laju knaikan dfisi oksign prairan. Foosinsis (P dan Rspirasi (R Foosinsis dan rspirasi anaman dapa mnambah dan mngurangi konsnrasi oksign di prairan alam. Trdapa dua jnis anaman yang mndominasi prairan, yaiu dari jnis fioplankon unuk sungai dalam dan jnis anaman dasar aau fripion unuk sungai dangkal. Kduanya hanya umbuh di prairan jrnih dngan pnrasi cahaya maahari brlangsung smpurna. Olh sbab iu, pross foosinsis dan rspirasi jarang rjadi di prairan yang kruh (Rimann, Hasil pngukuran mnggunakan mod bool rang dan bool glap pada inrval waku 5 jam masing-masing brnilai nol. Kbuuhan Oksign Sdimn (SOD Mnuru Srr-Phlps, kbuuhan oksign sdimn (S b dinyaakan dalam prsamaan S b 1.3ks. H w. Lw, aau S b 1.3vs. Lw dngan k s (1/hari, H w (m, L w (mg/l, dan v s (m/hari. Prsamaan ini mmprsyarakan adanya lapisan sdimn di dasar sungai. Olh sbab iu, kbradaan sdimn brorganik di dasar sungai mnjadi syara uama brlangsungnya pross rsbu. Daa hasil obsrvasi mnunjukkan bahwa akumulasi dposi organik sdimn hanya rjadi pada ruas Kalibaa - Pjompongan. Dngan asumsi v s = 0.2 m/hari dan kdalaman air (H w raa-raa sbsar 2 m, konsana kcpaan pngndapan parikl, k s adalah v s /H = 0.1/hari, shingga diprolh S b, yang brvariasi g/m 2.hari (Mar dan g/m 2.hari (April. Rspons DO-BOD Obsrvasi Brdasarkan kurva rspons DO-BOD (Gambar 2, rliha nilai BOD cndrung mningka dari skiar mg/l (Mar dan mg/l (April Rspons ini mmprlihakan adanya kmungkinan bahwa akivias pmbbanan (simulasi di spanjang sungai sudah dalam kondisi unak (sady sa, arinya sifa pmbbanan brlangsung ap spanjang ahun. 41

6 Konsnrasi (mg/l, Q(m3/d Konsnrasi (mg/l, Q(m3/d Forum Pascasarjana Vol. 31 No. 1 Januari 2008: (Obsrv asi Mar (Obsrv asi April Pjompong BOD Kaulamp Dpok Dbi (Q BOD Kaulamp Dpok Pjompong Dfisi O2 5 Dfisi O2 4 Dbi (Q 0 DO 2 0 DO Jarak (km Jarak (km Gambar 2. Rspon DO-BOD hasil obsrvasi (Mar dan April 2006 Brdasarkan kurva rspons DO-BOD (Gambar 2, rliha adanya 3 zon karakrisik yang mmbdakan ponsi kmampuan asimilasi Sungai Ciliwung. (1 Zon roksignasi, rdapa pada Ruas 1-6, yaiu anara Cisarua dan Dpok yang bropografi curam mlandai dan braliran urbulnsi kua hasil dari kombinasi kcpaan dan kdalaman sungai yang braliran dras dan dangkal. Kondisi ini lah mmicu klaruan oksign amosfr k dalam prairan brlangsung cpa dan fkif sbagaimana ampak dari nilai DO 8 mg/l di hulu dan mnurun prlahan k arah Dpok 7 mg/l. Brlimpahnya oksign di ruas ini dapa mrupakan buffr oksign yang diprlukan apabila rjadi pmbbanan iba-iba (shock loading dari limbah organik pnduduk di skiarnya. (2 Zon dgradasi, dimulai dari Ruas 6-7, yaiu anara Dpok dan Kalibaa yang bropografi landai-mndaar dan braliran smi urbuln hasil dari kombinasi kcpaan dan kdalaman sungai yang nang dan sdang. Kondisi ini brada pada araf dplsi oksign karna oksign yang masuk mulai idak sbanding dngan kbuuhan dgradasinya, spri ampak dari disribusi DO brkisar mg/l di Dpok kmudian urun scara gradual mnjadi mg/l di Kalibaa. (3 Dkomposisi akif, rdapa pada Ruas 7-9, yaiu anara Kalibaa dan Pjompongan yang bropografi rlaif daar dan braliran laminr hasil dari kombinasi kcpaan dan kdalaman sungai yang nang dan dalam. Kondisi ini brgrak k iik dfisi oksign kriis karna oksign yang masuk idak dapa mmnuhi kbuuhan dgradasinya. Tampak disribusi DO mnurun hingga mncapai mg/l di Pjompongan, shingga idak fkif unuk digunakan sbagai air baku air minum. Bbrapa fakor kmungkinan pnybab prbdaan anara rspons DO- BOD hasil obsrvasi dan hasil prhiungan adalah sbagai briku. 1 Pnrapan rumus Srr-Phlps dibaasi olh sifa hidrogomri sungai dalam kondisi unak (sady sa. Smnara sifa hidrogomri di lapangan mnunjukkan kcndrungan yang slalu brubah. Asumsi bban misi sumbr pncmar organik hanya brasal dari hasil obsrvasi, yaiu 42

7 Konsnrasi (mg/l Pngmbangan Modl DO-BOD dalam Pnglolaan Kualias Air Sungai Ciliwung (W. Asono al. dari influn sungai Ciparigi, Suguamu, dan Cond, shingga prhiungan analisis rhadap bban buangan dari siap pncmar organik kurang rwakili scara ksluruhan. APRIL Pjompongan BOD OBS 14 Kaulampa Dpok 8 BOD MODEL Kaulampa Pjompongan Dpok DO (Obs DO modl Jarak (km Gambar 3. Prbandingan kurva DO-BOD (obsrvasi dan modl 2 Pnrapan liniarias pningkaan dbi raa-raa pada rumus Qhlir Qhulu qx x x 0 idak slalu sama pada siap ruas sungai yang diinjau shingga rjadi bias pada prhiungan BOD ulima dari sumbr mnybar ( QhilirLhilir QhuluLhulu SL q( x x 0 dan sumbr iik kr. SL kr. L L0 (1 kr ruas brikunya. Dari grafik ampak bahwa bias yang rjadi pada disribusi BOD bulan April lbih bsar jika dibandingkan dngan bulan Mar. Pada bulan Mar dngan kondisi aliran cndrung normal, pnrapan modl lbih mndkai lapangan. Namun, kdua modl rsbu sudah mndkai kcndrungan yang sama, yaiu pningkaan BOD dan pnurunan oksign scara gradual k arah Dpok dan Kalibaa dan mnajam k ruas brikunya hingga k Pjompongan. KESIMPULAN DAN SARAN Ksimpulan (1 Kbrhasilan modl kualias air Srr-Phlps sanga dinukan olh kondisi hidrodinamika, fk pmbbanan, dan asumsi paramr kunci yang mampu mnghasilkan kssuaian rspons DO-BOD lapangan. Ruas hulu (Cisarua-Kaulampa yang braliran dras dan dangkal dan ruas ngah (Kaulampa-Dpok yang braliran dras agak dalam mnghasilkan 43

8 Forum Pascasarjana Vol. 31 No. 1 Januari 2008:37-45 paramr kunci nilai konsana roksignasi (ka yang mampu mmprahankan rspons DO skiar 7 mg/l dngan raa-raa pnyimpangan 5% dan 7% rhadap rspons BOD pada dbi normal, 30% pada dbi minimum. Ruas hilir (Dpok-Pjompongan yang braliran nang didominasi olh konsana dkomposisi (kd unuk pnyisihan bahan organik mudah urai (biodgradabl sdang karakrisik hidrodinamika sungai mnjadi idak signifikan shingga mmprbsar pnyimpangan rspons skiar 35% dari kondisi lapangan. Scara ksluruhan, asumsi akumulasi pningkaan dbi (q k arah hilir, fk foosinsis, nirifikasi, kbuuhan oksign sdimn (SOD, konsana roksignasi (ka, dan dkomposisi (kd mrupakan paramr kunci yang mampu mndkakan modl k kondisi lapangan. (2 Tingginya bban organik yang brasal dari buangan pnduduk dan indusri (ksil saa ini sudah mlampaui kapasias asimilasi sungai unuk mnurunkan nilai BOD ssuai dngan prunukannya. Saran Bbrapa saran yang prlu diindaklanjui adalah sbagai briku: (1 mlakukan pmbaasan bban scara proporsional di siap ruas sungai dari siap darah yang dilalui Sungai Ciliwung shingga dapa mnjamin kualias air ssuai prunukannya; (2 mncgah masuknya limbah B3 k dalam Sungai Ciliwung yang ponsi mngganggu pross dkomposisi mlalui pngakan hukum dan prauran; (3 mmprahankan dbi normal, ruama pada musim kmarau. DAFTAR PUSTAKA Camp. and Thomas, R War and is Impuriis of War Rsourcs Planning. Dowdn: Huchinson & Ross. Chapra, S.C Surfac War Qualiy Modling. Torono: McGraw-Hill. Lohani Mahmaical opimizaion for rgional war qualiy managmn, a cas sudy for Chao Phraya Rivr. Bangkok: AIT. Rimann, B.E Environmnal Biochnology. California: McGraw-Hill. Sani, M.S Kmampuan saringan pasir, ijuk, dan arang dalam mningkakan kualias fisik dan kimia air DAS Ciliwung [disrasi]. Bogor: Insiu Pranian Bogor, Fakulas Pascasarjana. Thomann, R.V Principls of Surfac War Qualiy Modling and Conrol. Nw York: McGraw Hill. 44