Dampak Kegiatan Manusia Terhadap Perubahan Siklus Air Yang Memicu Kelangkaan Air Dunia Paul Rizky Mayori Tangke* Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Bandung Jalan Ganesha No. 10, Bandung, Indonesia *Corresponding Author: paul.rizky@students.itb.ac.id Abstrak Peningkatan jumlah penduduk secara signifikan sudah terjadi pada beberapa tahun terakhir. Tingginya jumlah penduduk di bumi menyebabkan terjadinya peningkatan kebutuhan akan sumber daya, salah satunya adalah air. Keberadaan air di bumi sangat melimpah mengingat 70% dari seluruh bumi merupakan daerah perairan (seperti laut dan sungai). Selain itu air yang berada di daerah laut/sungai terbawa secara alami menuju daerah yang jauh dari kawasan perairan. Proses terbawanya air tersebut dapat dijelaskan dengan suatu siklus yang dinamakan siklus air. Secara umum proses yang terjadi dalam siklus air antara lain evaporasi, infiltrasi, transpirasi, kondensasi, presipitasi, dan runoff. Proses dalam siklus air dapat berubah jika terdapat aktivitas manusia yang secara langsung/tidak langsung mengacaukan siklus tersebut. Perubahan proses yang demikian dapat memicu kelangkaan air di daerah tertentu karena adanya kekacauan pergerakan molekul air dalam siklus. Kata kunci: Aktivitas manusia, Kelangkaan air, Siklus Air 1. Pendahuluan Keberadaan air di bumi dapat dikatakan sangat melimpah karena sekitar 70% dari seluruh bumi merupakan daerah perairan. Air yang berasal dari laut ataupun samudera dapat berpindah ke daerah daratan dengan wujud yang sama ataupun berbeda. Perpindahan air terjadi karena adanya peristiwa alam seperti pemanasan oleh matahari dan angin. Perpindahan air dari laut ke daratan (dan juga sebaliknya) tentu sangat menguntungkan makhluk hidup yang tinggal di daratan karena kebutuhan mereka terhadap air sangat tinggi. Perpindahan air tersebut juga menjamin tidak adanya kelangkaan terhadap air. Akan tetapi ketersediaan air di daerah daratan tidak selalu terjamin jika terjadi satu dua hal yang dapat menghambat terjadinya peristiwa alam. Penghambatan peristiwa alam ini tentu saja dapat menghalangi proses perpindahan air ke daratan yang akhirnya menyebabkan terjadinya kelangkaan air. 2. Sumber Air Sumber air di bumi ini sebagian besar berasal dari lautan dan samudera. Selain itu air juga tersedia dalam bentuk air tanah dan es di daerah kutub. Data sumber air yang lebih rinci dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel 1. Sumber air yang tersedia di bumi [2] Sumber air Volume air (km 3 ) Persentase (%) Laut 1,34 x 10 9 96,5 Salju dan es 2,41 x 10 7 1,74 Tanah 2,34 x 10 7 1,69 Lain-lain 5,00 x 10 5 0,07 Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa 96,5% dari persediaan air di bumi berasal dari lautan. Akan tetapi tidak semua penduduk di bumi dapat memanfaatkan air laut secara langsung, khususnya bagi mereka yang tinggal relatif jauh dari lautan. Tidak hanya itu, air dari lautan memiliki kadar garam yang cukup tinggi sehingga harus diolah terlebih dahulu untuk memisahkan garamnya.
2 Kedua permasalahan utama di atas dapat diatasi oleh alam dengan berbagai peristiwa alam yang membentuk suatu siklus yang dinamakan siklus air. 3. Siklus Air Siklus air adalah suatu model yang menggambarkan pergerakan molekul air dari lautan ke daratan dan sebaliknya secara berkelanjutan. Siklus air yang normal terjadi secara berkelanjutan sehingga tidak ada daerah manapun yang mengalami kelangkaan air. Adapun gambar siklus air secara umum dapat dilihat pada gambar 1. Secara umum proses-proses yang terjadi dalam siklus air antara lain evaporasi, infiltrasi, transpirasi, kondensasi, presipitasi, dan runoff [1][3]. 3.1 Evaporasi dan sublimasi Evaporasi (penguapan) adalah proses perubahan wujud zat dari cair menjadi gas yang terjadi di permukaan air dan tanah. Evaporasi terjadi karena temperatur permukaan cairan/tanah yang cukup tinggi sehingga molekul-molekul air di permukaan memperoleh energi yang cukup untuk memisahkan diri dari cairan/tanah yang ada di permukaan. Dalam siklus air, sekitar 90% dari uap air yang ada di atmosfer berasal dari laut ataupun permukaan air lainnya yang terbentuk dari proses evaporasi [5]. Sementara sisanya berasal dari tumbuhan yang melakukan proses transpirasi. Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya laju evaporasi. Faktor-faktor tersebut antara lain suhu udara di atas permukaan, kelembapan udara di atas permukaan, adanya panas di permukaan, dan adanya angin di atas permukaan [4]. Selain evaporasi, terdapat pula proses pembentukan gas dalam siklus air yang dinamakan sublimasi. Secara umum sublimasi merupakan proses perubahan wujud zat dari padatan menjadi gas tanpa terjadi peleburan. Dalam siklus air, sublimasi umumnya terjadi di daerah pegunungan seperti gunung Everest [5]. Hal ini disebabkan rendahnya tekanan udara di daerah pegunungan tersebut. 3.2 Infiltrasi dan transpirasi Selain teruapkan, air yang ada dalam daerah perairan juga dapat diserap (infiltrasi) oleh tanah. Kemampuan tanah untuk menyerap air dipengaruhi oleh kadar air dalam tanah itu sendiri. Tanah yang lebih kering mampu menyerap air dalam jumlah yang lebih banyak. Molekul air yang ada di dalam tanah juga dapat bergerak menuju tanah yang lebih kering, diserap oleh tumbuhan, atau diambil oleh manusia lewat sumur. Gambar 1. Siklus air [6]
3 Selain dari perairan, tanah juga menyerap air yang turun dari langit melalui hujan. Kemampuan tanah menyerap air hujan juga dipengaruhi oleh kadar air dalam tanah itu sendiri. Tumbuhan memerlukan air untuk proses fotosintesis dan membawa zat-zat tertentu dari tanah. Umumnya tumbuhan memperoleh air dari dalam tanah ataupun dari atas permukaan tanah dan menyerapnya melalui akar. Pada kondisi tertentu, tumbuhan mengeluarkan air yang ada di dalam dirinya dalam bentuk uap (proses pengeluaran ini yang dinamakan transpirasi atau evapotranspirasi). Setiap tumbuhan melakukan transpirasi pada kondisi lingkungan yang berbeda-beda tergantung tujuannya. 3.3 Kondensasi Uap air yang terevaporasi dan yang keluar melalui transpirasi akan naik ke atas karena densitas uap air yang lebih kecil dari udara. Pada ketinggian tertentu uap air tersebut akan terkondensasi membentuk gumpalan awan. Pembentukan gumpalan awan terjadi karena temperatur udara pada ketinggian tersebut relatif lebih rendah sehingga uap air yang ada akan terkondensasi. Jika temperaturnya sangat rendah, bintik-bintik air di dalam awan akan menjadi kepingan es ataupun salju. Kondensasi dapat terjadi pada permukaan bumi. Jika temperatur udara di permukaan bumi lebih rendah dari biasanya, uap air yang ada akan langsung menjadi kabut ataupun salju jika temperaturnya sangat rendah. Akan tetapi salju tersebut hanya akan terbentuk pada daerah yang jauh dari garis khatulistiwa. 3.4 Presipitasi dan runoff Dalam siklus air, presipitasi adalah suatu tahap pelepasan molekul air yang berasal dari awan menuju tanah ataupun perairan. Presipitasi terjadi ketika dua atau lebih gumpalan awan yang mengandung molekulmolekul air (dalam bentuk bintik-bintik air/es/salju) bergabung. Penggabungan gumpalan awan tersebut menyebabkan gumpalan menjadi lebih berat dan tidak mampu menahan molekul-molekul air lagi. Akibatnya molekul-molekul air tersebut jatuh ke bumi dalam bentuk hujan, hujan es, ataupun salju. Dari semua proses presipitasi yang terjadi, sekitar 10% diantaranya terjadi di daratan [5]. Sementara sisanya terjadi di lautan. Banyaknya air yang jatuh melaui presipitasi tidak selalu sama untuk setiap kawasan. Angka presipitasi rata-rata untuk berbagai kawasan dapat dilihat pada gambar 2. Gambar 2. Peta angka presipitasi rata-rata tahunan [5]
4 Perlu diperhatikan bahwa angka yang tersaji pada gambar 2 menyatakan kedalaman tanah yang terserap oleh air hujan sesaat setelah hujan berhenti [5]. Jika angka presipitasinya besar maka daerah yang mempunyai angka tersebut memiliki curah hujan yang tinggi. Dari gambar di atas dapat disimpulkan bahwa daerah sekitar khatulistiwa memiliki curah hujan yang paling tinggi dibandingkan daerah lainnya. Hal ini dapat dilihat dari tingginya angka presipitasi di daerah tersebut (sekitar 1000 3000 mm). Air hujan yang jatuh ke tanah akan diserap oleh tanah dan disimpan di dalam. Akan tetapi jika tanah tidak mampu lagi menyerap air hujan, maka air hujan yang tersisa akan menggenangi tanah sampai menguap kembali atau mengalir menuju sungai dan kawasan perairan lainnya. Runoff adalah suatu proses pengaliran air dari hulu menuju hilir secara langsung (tanpa melalui proses perantara seperti infiltrasi). Umumnya runoff terjadi karena air yang mengalir tidak dapat diserap lagi oleh tumbuhan dan tanah. 4. Aktivitas Manusia dan Perubahan Siklus Air Seiring dengan perkembangan teknologi, manusia dituntut untuk mengembangkan teknologi yang ada ataupun menciptakan teknologi yang baru. Akan tetapi perkembangan teknologi tersebut seringkali tidak diimbangi dengan tindakan perlindungan lingkungan. Tanpa mereka sadari, kegiatan perusakan lingkungan yang dilakukan dapat mengganggu siklus keseimbangan alam, termasuk siklus air. Berikut ini merupakan kegiatan manusia yang merusak lingkungan dan dapat mempengaruhi siklus air. 4.1 Penebangan hutan Untuk mencari bahan baku dan juga lahan pekerjaan, manusia seringkali melakukan penebangan hutan secara besar-besaran. Pengurangan jumlah pohon yang sangat signifikan dapat mengurangi laju penyerapan karbon dioksida (CO 2) yang dilakukan oleh pohon secara drastis. Pengurangan laju penyerapan ini menyebabkan penumpukan CO 2 di atmosfer. CO 2 yang menumpuk di atmosfer akan menjebak panas matahari yang dipantulkan bumi sehingga temperatur bumi dan atmosfer akan meningkat (peningkatan temperatur bumi ini yang seringkali disebut pemanasan global atau global warming). Pemanasan global dapat mempengaruhi siklus air, khususnya pada proses evaporasi dan kondensasi. Peningkatan suhu atmosfer akan meningkatkan laju evaporasi dan memperlambat proses kondensasi. 4.2 Kebakaran hutan Kebakaran hutan terjadi secara spontan (tidak dibakar langsung oleh manusia). Hal ini terjadi karena suhu udara sekitar yang sudah sangat tinggi. Suhu udara tersebut meningkat cukup signifikan karena dampak dari pemanasan global, dimana pemanasan global terjadi karena ulah manusia yang tidak peduli akan kondisi lingkungan. 4.3 Pembangunan Pembangunan di darat juga dapat mempengaruhi siklus air lokal. Pembangunan yang dilakukan dengan penebangan pohon dan penutupan tanah oleh aspal dan semen tentu saja akan menghambat proses infiltrasi ketika terjadi presipitasi [4]. Terhambatnya infiltrasi dapat menyebabkan kelangkaan air tanah. Karena terhambatnya infiltrasi, laju runoff meningkat sehingga lebih banyak air yang terbuang ke perairan [7]. Perbandingan jumlah air yang terinfiltrasi dan runoff (setelah presipitasi) sebelum dan sesudah pembangunan dapat dilihat pada gambar 3.
5 Gambar 3. Persentase jumlah air terproses pasca presipitasi (kiri: sebelum pembangunan, kanan: setelah pembangunan) [7] 4.4 Pembuatan saluran irigasi Pembuatan saluran irigasi biasanya dilakukan di sekitar sungai, dimana sumber air mengalir dengan sendirinya. Saluran irigasi dibuat untuk memudahkan proses pengairan sawah/lahan pertanian. Adanya saluran irigasi ini juga dapat mempengaruhi siklus air. Adanya saluran irigasi tersebut dapat mengurangi laju runoff dan meningkatkan laju infiltrasi air [4]. Hal ini dikarenakan air tersebut akan dialihkan menuju kawasan pertanian yang lokasinya relatif jauh untuk diserap oleh tanaman ataupun lahan yang ada. 4.5 Pencemaran udara Limbah gas yang dihasilkan dari industriindustri sebagian besar mengandung gas CO 2. Namun tidak semua industri mengolah limbah gas tersebut, melainkan ada industri yang langsung membuang limbah CO 2 ke udara. Pembuangan limbah tersebut secara langsung tidak hanya mencemari udara sekitar, tetapi juga menumpukkan gas CO 2 ke atmosfer yang memicu pemanasan global. 4.6 Pencemaran air Sampai saat ini masih ada aktivitas industri dan penambangan yang tidak mengolah limbah yang dihasilkan dan dibuang ke perairan begitu saja. Pembuangan limbah (umumnya limbah tersebut mengandung minyak dengan kadar yang cukup tinggi) dapat membentuk lapisan di atas permukaan air. Lapisan yang berada di atas permukaan air dapat menghambat proses evaporasi pada permukaan perairan, mengancam kehidupan hewan dan tumbuhan yang tinggal di dalam perairan, dan memaksa masyarakat sekitar untuk memanfaatkan sumber air lainnya. Limbah yang lebih banyak mengandung air seperti limbah dari proses produksi air umumnya memiliki pengaruh yang jauh lebih kecil terhadap penghambatan proses evaporasi perairan. Akan tetapi limbah tersebut tetap dapat membahayakan makhluk hidup yang mengonsumsi air tersebut jika tidak diolah terlebih dahulu. 5. Perubahan Siklus Air dan Kelangkaan Air Dunia Kelangkaan air yang terjadi di berbagai belahan dunia terjadi karena banyaknya gangguan pada siklus air sehingga terjadi perubahan siklus air. Gangguan pada siklus tersebut umumnya berasal dari aktivitas manusia yang merusak lingkungan. Aktivitasaktivitas manusia yang dapat mengubah siklus air sudah dijelaskan pada bab 4. Pada bab 5 ini akan dijelaskan dampak dari perubahan siklus air yang sudah disebutkan pada bab 4.
6 5.1 Peningkatan laju evaporasi dan penurunan laju kondensasi Peningkatan laju evaporasi dan penurunan laju kondensasi terjadi sebagai akibat dari pemanasan global. Kedua hal ini dapat memicu kelangkaan air, khususnya bagi daerah yang jauh dari kawasan perairan. Peningkatan laju evaporasi menyebabkan peningkatan laju pengurangan kadar air tanah yang merupakan satu dari dua sumber air bagi masyarakat yang tinggal di daerah tersebut. Sementara penurunan laju kondensasi akan memperlambat terjadinya hujan dimana air hujan merupakan sumber air yang kedua bagi masyarakat yang tinggal di daerah tersebut. 5.2 Pencemaran sumber air (air laut, sungai, dan sebagainya) Masyarakat yang tinggal di daerah perairan umumnya memanfaatkan air laut ataupun air sungai untuk memenuhi kebutuhan mereka sehari-hari. Jika sumber air utama tersebut sudah tercemar limbah beracun, mereka terpaksa harus memanfaatkan air tanah ataupun air hujan karena mahalnya biaya pengolahan air yang tercemar. Sementara itu keberadaan air tanah dan air hujan juga cukup terbatas karena adanya pemanasan global yang mempercepat penguapan air tanah dan memperlambat terjadinya hujan (penjelasan dapat dilihat pada subbab 4.1). 5.4 Pengurangan laju runoff Pengurangan laju runoff karena adanya saluran irigasi dapat menyebabkan kelangkaan air bagi penduduk yang tinggal di kawasan sekitar sungai (umumnya penduduk di daerah tersebut memanfaatkan air sungai sebagai sumber air utama). Hal ini dapat terjadi jika saluran irigasi yang dibuat sudah terlalu banyak. 6. Kesimpulan Aktivitas manusia modern saat ini umumnya masih belum diimbangi dengan pelestarian lingkungan. Hal ini dapat dilihat dengan temperatur udara yang semakin meningkat karena pemanasan global, musim dan iklim yang semakin sulit ditebak, pembangunan di hampir seluruh belahan dunia, dan sebagainya. Minimnya tindakan pelestarian lingkungan akan semakin mengacaukan siklus air yang memicu kelangkaan air yang lebih parah. Siklus air yang sudah berubah tidak bisa dikembalikan lagi seperti semula, tetapi perubahan tersebut masih bisa dicegah jika manusia mulai memperhatikan alam dan menyeimbangkan pembangunan secara serius. 5.3 Penurunan laju infiltrasi Penurunan laju infiltrasi biasanya terjadi di kawasan perkotaan ataupun kawasan yang sedang mengalami pembangunan (penjelasan lebih lanjut dapat dilihat pada subbab 3.3). Penurunan laju ini dapat memicu kelangkaan air tanah seandainya air tanah tersebut dieksploitasi secara terus-menerus. Selain itu, penurunan laju infiltrasi juga dapat memicu terjadinya banjir karena tidak ada lagi tanah ataupun tumbuhan yang dapat menyerap air hujan.
7 Daftar Pustaka [1] Bharathiar University, Water Pollution and Management, Available: http://www.bu.ac.in/sde_book/msc_water.pdf, diakses 30 Oktober 2015. [2] Gleick, Peter H., Water in Crisis: A Guide to the World s Fresh Water Resources, Oxford University, 1993. [3] Division of Soil and Water Resources, the Hydrologic Cycle, Ohio Department of Natural Resources, soilandwater.ohiodnr.gov (4 November 2015) [4] Kuchment, Lev S., The Hydrological Cycle and Human Impact on it, in: Hoekstra, Arjen Y. and Hubert H. G. Savenije, Water Resources Management, in: UNESCO, Encyclopedia of Life Support Systems (EOLSS), Eolss publishers, Oxford, 2004. [5] USGS Water Science School, The Water Cycle Summary, Available: http://water.usgs.gov/edu/watercyclesummary, diakses 10 November 2015. [6] Delaware River Basin Commission, Hydrological Information, Available: http://www.state.nj.us/drbc/hydrological/, diakses 30 Oktober 2015. [7] California Water & Land Use Partnership, How Urbanization Affects the Water Cycle, Available: http://www.coastal.ca.gov/nps/watercyclefacts.pdf, diakses 2 Desember 2015.