BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN
V.4 Model Penyebaran Kontaminan
V.4.1 Adveksi
Proses adveksi adalah salah satu proses yang mempengaruhi kontaminan dalam tanah. Proses ini berhubungan dengan kecepatan aliran air tanah, maka dilakukan variasi kecepatan aliran air tanah dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh proses adveksi pada pergerakan kontaminan.Proses adveksi dengan mengunakan kecepatan 1 m/hari dan 85 m/hari.
Gambar V.1 Simulasi Transport Kontaminan Pb pada Kecepatan 1m/hari
Gambar V.2 Simulasi Transport Kontaminan Pb pada Kecepatan 85 m/hari
Berikut adalah cara membaca hasil simulasi pada kontaminan Pb dari aplikasi Matlab diatas.Simulasi diatas dapat dibaca dari warna-warna garis yang dapat disesuaikan dengan grafik warna di bagian samping kanan hasil simulasi, warna-warna tersebut menunjukan jumlah konsentrasi dari kontaminan. Sebagai contoh untuk simulasi perbandingan pengaruh adveksi dari Pb diatas :
= 0,05 – 0,1 mg/L
Sumbu x dibagian bawah simulasi menunjukan angka jarak penyebaran kontaminan Pb dan sumbu y di asumsikan sesuai lebar TPA yaitu 400m.
Maka, untuk simulasi Pb Gambar V.1 di atas dapat di baca penyebaran kontaminan Pb pada TPA telah menyebar sejauh ± 20 meter dengan konsentrasi 0,05-0,1 mg/L (warna garis pada jarak 20m adalah biru). Pada jarak ± 10 meter penyebaran Pb pada hasil simulasi berwarna biru lebih muda, maka konsentrasi kontaminannya adalah 0,1-0,15 mg/L.
Gambar V.1 dan Gambar V.2 menunjukan perbandingan proses adveksi dengan variasi kecepatan aliran air tanah 1 m/hari dan 85 m/hari pada parameter kontaminan Pb.Dari hasil simulasi model menunjukkan bahwa semakin tinggi kecepatan air tanah, maka kontaminan akan semakin cepat menyebar pada air tanah. Pada simulasi model dengan kecepatan 1 m/hari dapat dilihat bahwa penyebaran kontaminan mencapai jarak ± 20 meter. Pada simulasi dengan kecepatan 10 m/hari, penyebaran kontaminan mencapai jarak ± 70 meter.
V.4.2 Dispersi
Morris dkk (2003) menyatakan bahwa Dispersi, yang disebabkan oleh rute yang berliku melalui aliran air pada material bebatuan, mempunyai dampak persebaran kontaminan, meningkatkan rentang waktu kontmainan yang mengalir dari sumber kontaminan menuju ke supplai air tanah. Dispersivitas merupakan angka yang menunjukkan proses penyebaran partikel secara mekanik, dimana terdapat hubungan antara konsentrasi relatif partikel dengan waktu penyebarannnya (Putranto, 2008). Simulasi model mengunakan nilai dispersivitas menurut Tong et al (2013) αx = 0,1x, αy = 0,33 αx, αz = 0,056 αx dan dispersivitas menurut USEPA(United State Environmental Protection Agency) tahun 1996 dengan αx = <100m, αy = 0,13 αx, αz = 0,006 αx.
Dari hasil simulasi model dapat dilihat perbedaan antara dua literatur dispersivitas. Gambar V.3 menunjukan bahwa persebaran kontaminan mencapai jarak ± 60 meter, sedangkan dengan mengunakan dispersivitas dari USEPA tahun 1996 yang ditunjukan Gambar V.4 penyebaran kontaminan mencapai jarak ± 70 meter.
Gambar V.3 = 0,1x, αy = 0,33 αx, αz = 0,056 αx
Gambar V.4 αx = <100m, αy = 0,13 αx, αz = 0,006 αx.
V.4.3 Retardasi
Tujuan simulasi model adalah untuk mengetahui pengaruh faktor retardasi terhadap pola persebaran kontaminan pada air tanah. Rentang nilai koefisien distribusi pada Fe berdasarkan literatur adalah 0 – 4,9 (Alison et al., 2005). Simulasi akan dilakukan pada faktor retardasi dengan menggunakan nilai koefieisn distribusi terendah yaitu 0, sehingga nilai faktor retardasi adalah 1 dan pada faktor retardasi dengan menggunakan koefisien distribusi tertinggi, yaitu 4,9 sehingga nilai faktor retardasi adalah 19,3.
Hasil simulasi model menunjukkan simulasi model kontaminan Fe pada faktor retardasi adalah 1, menunjukkan bahwa penyebaran kontaminan mencapai jarak ±25 meter, sedangkan hasil simulasi model pada faktor retardasi adalah 19,3, menunjukkan bahwa penyebaran kontaminan hanya dapat terdeteksi pada jarak ±20 meter. Hasil ini menunjukkan bahwa semakin besar nilai faktor
retardasi yang diterapkan pada model, maka semakin kecil penyebaran kontaminan pada air tanah.
Gambar V.5 Simulasi Fe R= 1
Gambar V.6 Simulasi Fe R= 19,3
V.5 Model Penyebaran Kontaminan Timbal (Pb)
Simulasi model dilakukan secara dua dimensi dengan waktu 7 tahun sesuai dengan umur TPA Sampah Regional Payakumbuh.Parameter parameter utama yang mempengaruhi perubahan persebaran kontamianan pada air tanah adalah proses adveksi, dispersi dan retardasi. Berdasarkan hasil simulasi model, menunjukkan bahwa persebaran kontaminan Fe telah menyebar pada aliran air tanah. Gambar V.7 menunjukan simulasi model dua dimensi penyebaran Fe pada air tanah dangkal.
Gambar V.7 Hasil Simulasi Dua Dimensi Pb ( t = 7tahun umur pakai TPA)
Berdasarkan simulasi model 2 dimensi dapat disimpulkan bahwa pencemar pada TPA dari mulai TPA beroperasi hingga saat ini 7 tahun,menyebar mencapai jarak ±50 m dari TPA.Hasil simulasi telah menjangkau jarak titik observasi terdekat yaitu sawah warga yang berjarak ±10 meter,tetapi belum
menjangkau jarak titik observasi sumur warga terdekat yaitu 357 meter.Maka dilakukan prediksi untuk mengetahui waktu yang diperlukan kontaminan Fe yang berasal dari lindi TPA mencemari sumur warga terdekat.
Prediksi dilakukan untuk mengetahui sejauh mana kontaminan Fe sudah menyebar di air tanah pada waktu tertentu umur pakai TPA. Prediksi dilakukan secara satu dan dua dimensi dalam waktu 7,10,15,20 tahun.
Gambar V.8 Prediksi Satu Dimensi Timbal (Pb)
Gambar V.8 menunjukkan prediksi simulasi Pb satu dimensi ketika usia operasional TPA 7, 10,15,dan 20 tahun. Konsentrasi dan jarak penyebaran Pb diprediksi meningkat sesuai bertambahnya usia operasional TPA. Pada prediksi waktu 20 tahun semenjak TPA beroperasi kontaminan Fe telah menyebar sampai
±400 meter dengan konsentrasi kontaminan yang masih rendah ±0,01 mg/L. Jika penyebaran telah mencapai 400 meter maka penyebaran kontaminan telah mencapai titik observasi terdekat untuk sumur warga yang berjarak 357 meter dari TPA .
Gambar V.9 Simulasi Dua Dimensi Pb pada Waktu Umur TPA 10 Pada Gambar V.9 menunjukan prediksi dua dimensi pergerakan kontaminan Pb pada saat umur pakai TPA mrcapai 10 tahun. Dapat terlihat pada gambar semakin lama waktu simulasi yang digunakan,maka persebaran kontaminan Pb semakin jauh. Pada waktu simulasi Pb 10 tahun persebarab Pb mencapai jarak lebih dari 50 meter yaitu ±60 meter dengan konsentrasi kontaminan ±0,05-0,1 mg/L, dan selanjutnya pada waktu 15 dan 20 tahun umur pakai TPA Gambar V.10 persebaran kontaminan Pb di TPA telah mencapai jarak ±70 meter, dengan konsentrasi yang masih sama dengan pada saat umur pakai tpa 10 tahun yaitu ±0,05-0,1 mg/l.
Gambar V.10 Prediksi Pb Dua Dimensi ( t = 15 tahun)
Gambar V.10 Prediksi Pb Dua Dimensi (t = 20 tahun)
V.6 Model Penyebaran Kontaminan Besi (Fe)
Simulasi model untuk Fe dilakukan secara dua dimensi dan dengan rentang waktu 7 tahun sesuai umur TPA.Simulasi model dua dimensi berguna untuk mengetahui penyebaran kontaminan dalam kordinat x dan y. Sehingga diketahui sejauh mana kontaminan mempengaruhi air sumur maupun sawah warga sekitar TPA. Gambar V.11 menunjukan sejauh mana kontaminan Fe mempengaruhi air tanah sekitar TPA pada saat umur pakai TPA 7 tahun(saat ini).
Parameter parameter utama yang mempengaruhi perubahan persebaran kontamianan pada air tanah adalah proses adveksi, dispersi dan retardasi.
Berdasarkan hasil simulasi model, menunjukkan bahwa persebaran kontaminan Fe telah menyebar pada aliran air tanah hingga saat ini (7 tahun) sejauh ±20 meter dengan konsentrasi ±0,5-0,8 mg/L..
Gambar V.11 Hasil Simulasi Dua Dimensi Fe (t = 7 tahun)
Gambar V.12 Prediksi Model Satu Dimensi Fe
Gambar V.12 menunjukan simulasi Fe satu dimensi ketika TPA berumur 7,10,15 dan 20 tahun. Dari gambar dapat disimpulkan bahwa semakin lama umur pakai TPA semakin jauh penyebaran kontaminan Fe menyebar, dan semakin kecil konsentrasi dari kontaminan Fe yang menyebar di air tanah sekitar TPA.
Gambar V.13 Simulasi Dua Dimensi Penyebaran Fe(t=10 tahun)
Gambar V.14 Simulasi Dua Dimensi Penyebaran Fe(t=15 tahun)
Gambar V.15 Prediksi Model dua Dimensi ( t=20 tahun)
Gambar V.13, Gambar V.14, Gambar V.15 menunjukan kondisi simulasi dua dimensi penyebaran kontaminan Fe yang dapat dilihat konsentrasi jarak penyebaran Fe meningkat sesuai dengan bertambahnya usia operasi TPA.Pada saat umur pakai TPA mencapai usia 20 tahun penyebaran kontaminan Fe di air tanah sekitar TPA telah mencapai jarak ±25 meter, yang berarti telah mencapai jarak titik observasi yaitu sawah warga yang berjarak ±10 meter dari TPA.
Lindi yang dihasilkan TPA Sampah Regional Payakumbuh melebihi baku mutu yang ditetapkan oleh Permen LH No.5 Tahun 2014 tentang baku mutu limbah cair industri, terumata pada parameter Pb dan Fe dengan baku mutu masing-masingnya 0,1 mg/l untuk Pb dan 5 mg/L untuk Fe. Konsentrasi Fe yang terukur pada lindi TPA sebesar 5,122 mg/L, sedangkan konsentrasi Pb yang terukur sebesar 0,971 mg/L. Pergerakan kontaminan pada air tanah dipengaruhi oleh adveksi, dispersivitas, dan faktor reterdasi kontaminan. Berdasarkan hasil simulasi penyebaran kontaminan Fe yang berasal dari lindi TPA telah mencapai jarak ±25 meter dari TPA, dan terus menyebar seiring bertambahnya umur TPA.
Semenjak TPA beroperasi, penyebaran kontaminan Pb telah mencapai jarak ±50 meter dari TPA, dan terus menyebar seiring bertambahnya umur TPA.
Penyebaran kontaminan Pb dan Fe terhadap air tanah dangkal saat ini telah mencapai titik observasi pertama yaitu sawah penduduk. Prediksi penyebaran kontaminan Pb dan Fe pada air tanah dangkal akan mencapai titik observasi sumur penduduk terdekat yang berjarak ±350 m adalah saat umur pakai TPA mencapai 20 tahun yaitu penyebarannya telah mencapai jarak ±400 m.
V.2 Saran
Adapun saran yang penulis ajukan dalam penelitian ini antara lain :
1. Sebaiknya dilakukan pemantauan terhadap kualitas air tanah terkait keberadaan lindi hingga pada masa akhir pengoperasian TPA.
2. Mencoba menggunakan solusi analitik multidimensional lainnya untuk mengetahui dan membandingkan persebaran kontaminan yang dihasilkan lindi TPA.
3. Melakukan permodelan persebaran kontaminan terhadap parameter lain yang melebihi baku mutu Permen LH No.5 Tahun 2014 tentang baku
mutu limbah cair industri yang terdeteksi pada hasil pengujian analisis lindi TPA.
4. Pemerintah dapat memperpanjang/menambah rencana umur pakai TPA karena dari hasil model simulasi menyimpulkan bahwa penyebaran kontaminan telah mencapai observasi sumur warga terdekat dengan konsentrasi yang belum melebihi baku mutu,sehingga tidak berbahaya.
5. Melakukan pemantauan dan pemeliharaan yang lebih baik terhadap pengelolaan lindi di TPA Sampah Regional Payakumbuh jika pemerintah memperpanjang rencana umur pakai TPA.
LAMPIRAN I
PERHITUNGAN KECEPATAN DAN ARAH ALIRAN AIR
TANAH
TabelV.3 Hasil Pengukuran Tinggi MukaAir Tanah
Setelah pemetaan, kemudian akan terbentuk sebuah bangun segitiga, dengan nilai (H) adalah muka air tanah, maka selanjutnya dilakukan perhitungan untuk mendapat gradien hidrolis pada arah x (𝑑ℎ𝑑𝑥) dan y (𝑑ℎ𝑑𝑦).
Sehingga Gradien Hidrolis :
] = 492243,931 [(−227,26) 474,45 227,26 (−759,66) (−187,86) 947,52] [
] = [ 0,5398 m/hari0,00950 m/hari]
Maka kecepatan aliran air tanah :
[𝑉𝑥𝑉𝑦] = -1𝑛[𝐾𝑥𝑥 𝐾𝑥𝑦𝐾𝑦𝑥 𝐾𝑦𝑦] [
Sehingga didapatkan ; Vr = √𝑉𝑥 + 𝑉𝑦
Vr = √(−0,84535) + (−0,01487)
Vr = √−0,86022
Vr = -0,9275 m/hari
Arah Aliran tanah : 𝜃 = tan−1(𝑉𝑟
𝑉𝑥)
𝜃 = tan−1(−0,9275
−0,86022)
𝜃 = tan−1(1,0782)
= 89,99°
LAMPIRAN 2
PERHITUNGAN FAKTOR
RETARDASI (Rf)
Faktor Retardasi (Rf) Rf = 1 + (𝜌𝑏𝜂) (Kd)
Dimana :
Rf = Faktor Retardasi
𝜌𝑏 = Rapat Jenis Tanah (1,99) 𝜂 = Porositas Tanah (0,53)
Kd = Koefisien Distribusi ( Pb= 0,4 ; Fe = 0,7)
1. Faktor Retardasi Timbal (Pb)
Rf = 1 + (0,531,99) (0,4)
Rf = 1 + (1,50)
Rf = 2,5
2. Faktor Retardasi Besi (Fe)
Rf = 1 + (0,531,99) (0,7)
Rf = 1 + (2,62)
Rf = 3,62
LAMPIRAN 3
SYNTAX MATLAB
Syntax matlab
SIMULASI DUA DIMENSI (2D) Timbal
%MODEL PERSEBARAN TIMBAL 2D
%by BESNAYA ZALENZI
SIMULASI SATU DIMENSI (1D) Besi
MODEL PERSEBARAN BESI1D
Syntax matlab
SIMULASI DUA DIMENSI (2D) Besi MODEL PERSEBARAN BESI 2D
%by BESNAYA ZALENZI
LAMPIRAN 4 SNI-6989-59-2008
Metoda Pengambilan Contoh
Air Limbah
LAMPIRAN 5
DOKUMENTASI
(1) Tampak Lhan Urug TPA
(2) Lahan Urug
(3) Pengangkutan Sampah ke TPA
(4) Proses Pemadatan Sampah
(5) Tampak Kolam Lindi Pasca Longsor
(6) Pipa Outlet
(7) Mencuci Wadah Sampling
(8) Proses Meratakan Tan