Risalah Pertemuan Ilmiah Penelitian dan Pengembangan Aph:kasi lsalop dan Radidsi, 2001
DAERAH RESAP AN AIR TANAH CEKUNGAN JAKARTA
Wandowo, Zainal Abidin, Alip, daD Djiono
Puslitbang Teknologi Isotop dan Radiasi, BATAN, Jakarta
ABSTRAK
DAERAH RESAPAN AIR TANAH CEKUNGAN JAKARTA Air yang terdapat di dalam tanah telicandung pada lapisan yang penneabel dan berpori yang dinamakan akuifer. Tergantung dari struktur hidrogeologinya maka akuifer ini dapat tersusun dalam lapisan-lapisan yang satu sarna lain dipisahkan oleh formasi batuan kedap air. Kondisi semacam ini mempengaruhi letak dimana air dapat meresap ke dalam akuifer. Dengan menggunakan teknik perunut isotop stabil 2H dan 180 , telah dilakukan penelitian tentang letak daerah resapan akuifer cekungan Jakarta. Kegiatan penelitian ini meliputi pengambilan sampel air tanah dari sumur-dangkal dan dari sumur-dalam yan~ bemda di kawasan Jabotabek, pengumpulan air hujan dari berbagai ketinggian dan analisis isotop stabil H dan 180 dalam contoh air tersebut. Dari analisis korelasi kandungan isotop tersebut dalam contoh air ditunjukkan bahwa air tanall-dangkal cekungan Jakarta berasal dari resapan air hujan setempat (local recharge), sedangkan air tanah-dalam berasal dari resapan air hujan yang terletak pada ketinggian 125 -230 meter yaitu daerall antara Depok dan Bogor.
ABSTRACT
RECHARGE AREA OF GROUNDWATER OF JAKARTA BASIN. Groundwater inside the earth contained in a poreous and penneable layers called aquifers. Depend on the hydrogeological structure, the aquifers may be composed of independent layers separated each other by impenneable boundaries. Such a condition may effect the location of recharge where water is able to infiltrate and goes to the aquifers. The objective of this research is to fmd out and to locate the recharge area of Jakarta basin by utilizing stable isotopes 2H and 180. The work was done by collecting shallow and deep groundwater samples throughout Jabotabek area and precipitations from different altitudes. Since the stable isotopes composition of precipitation is subject to the altitude, the recharge area would be able to be identified by assessing the correlation of stable isotopes composition of precipitation and corresponding groundwater population. The data obtained from this study suggested that shallow groundwater is originated from local recharge while deep groundwater is recharged from the area having altitude of 125 -230 meters, it correspond to the area between Depok and Bogor.
PENDAHULUAN di cekungan Jakarta daTi waktu ke waktu mengalami
penurunan, bahkan di wilayah tertentu penurunan muka air cukup tajam sehingga membentuk kerucut muka air. Eksploitasi air tanah daTi lapisan akuifer n menurut data dari Direktorat Geologi Tata Lingkungan mencapai jumlah 33 juta m3/tahun. Adanya fenomena penurunan muka air tanah akibat dari eksploitasi ini menunjukkan bahwa kesetimbangan sistem hidrologinya telah terganggu, yaitu output melebihi input.
Seperti diketahui bahwa air hujan yang jatuh pada suatu wilayah, sebagian akan meresap kedalam tanah dan sebagian mengalir pada permukaan tanah menuju tempat yang lebih rendah elevasi tanahnya. Faktor yang mempengaruhi terjadinya peresapan air ke dalam taJ1ah, antara lain adalah struktur geohidrologi dan waktu retensi dari masa air pada singkapan tanah tersebut yang antara lain dipengaruhi oleh banyak sedikitnya vegetasi. Apabila struktur geohidrologi singkapan tanah mepunyai sifat berpori terutarna apabila terdiri dari lapisan lanau dan pasir halus maka sifat kelulusan terlmdap air adalah sangat besar sehingga air hujan mudah meresap. Namun demikian masih ada faktor lain yang perlu diperhatikan yaitu retensi dari masa air pada singkapan tersebut. Retensi masa air adalah besar apabila kemiringan tanah kecil daD vegetasinya lebat. Oleh karena itu perlu diadakan penelitian untuk mengetahui dimana letak daerah Cekungan Jakarta dialasi oleh endapan tersier
yang mempunyai kelulusan sangat kecil. Batuan penyusun cekungan air tanah Jakarta adalah endapan kuarter yang didominasi oleh bahan berukuran butir halus seperti lanau dan pasir halus. Secara umum endapan kuarter tersebut terdiri alas endapan aluvium dan kipas aluvium. Tataan akuifer Jakarta bersifat multi layers yang dibentuk oleh endapan kuarter dengan ketebalan mencapai 250 meter. Ketebalan akuifer tunggal antara 1 -5 meter yang berupa lanau sampai pasir halus. Air tanah pada endapan kuarter mengalir pada sistem akuifer ruang antar butir. Akuifer yang produktif terdapat pada kedalaman lebih dari 40 meter sampai 150 meter. Pembagian sistem akuifer cekungan Jakarta dan sekitarnya terbagi alas 3 kelompok (1) sebagai berikut :
1. Kelompok I, akuifer tidak tertekan (air tanah dangkal, kedalaman 0 -40 m)
2. Kelompok II, akuifer tertekan alas (air tanah-dalam, kedalaman 40 -140 m)
3. Kelompok III, akuifer tertekan bawah (air tanah-daIam, kedalaman 140 -250 m)
Eksploitasi air tanah-dalam paling banyak dilakukan dari akuifer produktif yaitu kelompok Akuifer II. Menurut TirtomilIardjo (2) kedudukan muka air tanah
Risalah Pertemuan llmiah Penelilian dan Pengembangan Aplikasi lsolop dan Radiasi, 2001
Pengambilan air hujan dilakukan setiap bulan selama 16 bulan dari bulan November 1997 sampai bulan Maret 1999 dalam usaba untuk mendapatkan keragaman dan setiap kali pengambilan dicatat banyaknya curah selama bulan bersangkutan. lni diperlukan untuk mengkoreksi ketidak seragaman kandungan isotop akibat perbedaan musim dan perbedaan curah hujan (amount effect), sehingga diperoleh harga rata-rata (mean weight value) kandungan isotop stabil pada lokasi tertentu menurut hubungan (3) :
resapan air yang secara potensial mengisi akuifer II. Data tentang letak daerah resapan air ini sangat berguna untuk menjaga keselarasan antara pembangwlan fisik daD konservasi lingkungan da1am usaba mendukung perencanaan tata guna lahan.
Penelitian ini dilakukan berdasarkan prinsip adanya variasi kandungan isotop stabil yang masanya lebih berat yaitu 2H dan 180 daTi populasi masa air sebagai akibat proses evaporasi dan kondensasi yang menyertai siklus hidrologi, dimana pada proses-proses tersebut terjadi fraksinasi molekul air yang disusun oleh isotop berat dengan molekul molekul air yang disusun oleh isotop ringan yaitu IH dan 160 .Hujan yang terjadi di daerah yang lebih tinggi kandungan isotop beratnya lebih miskin dibandingkan dengan hujan yang tunm di daerah yang lebih rendah (3). Fenomena inilah yang menjadi dasar dilakukannya penelitian ini yaitu penentuan daerah resapan dengan memanfaatkan adanya variasi kandungan isotop alam stabil 2H dan
180.
EP\cS\
EP\
8 =
dimana PI dan 81 adalah curah hujan dan kandungan isotop stabil bulanan.
Pengambilan sam pel air tanah-dangkal. Air tanah-dangkal diambil dari sumur pompa rumah penduduk yang pada umumnya mempunyai kedalaman kurang dari 40 meter di wilayah Jakarta Utara sampai Depok/Sawangan. Air pada lapisan ini merupakan air
tanah yang tak terkekang (unconfined aquifer). BAHAN DAN METODA
Bahan. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sampel air, yaitu air hujan, air sumur-dangkal (akuifer 1) dan air sumur-dalam (akuifer II dan III) yang diambil pada berbagai kedalaman di daerah penyelidikan. Sedangkan bahan kimia yang digunakan sebagai standar dan pereaksi berkualitas p.a.
Pengambilan sam pel air tanah-dalam. Air tanah-dalam dari akuifer II diambil dari sumur bor milik perusahaan atau kantor pada kedalaman yang pasti. Data kedalaman sumur diperoleh dari Direktorat
Geologi Tata Lingkungan. Metoda. Kegiatan utama dari penelitian ini
adalah pengambilan sarnpel air dan menganalisis kandungan isotop alam 2H dan 180 menggunakan spektrometer masa. Sampel diambil dan dimasukkan dalam vial volume 20 cc dan ditutup rapat untuk menghindari terjadinya penguapan sebelum dianalisa. Pengambilan sarnpel air hujan dan air tanah dilakukan secara acak dengan mempertimbangkan parameter: lokasi wilayah penelitian, kedalaman sumur dan ketinggian atau elevasi penampung curah hujan. Rancangan ini dibuat untuk mendapatkan sampel yang
dapat mewakili kelompok-kelompok yang
menggambarkan ciri spesifik masing-masing kelompok yaitu kandungan isotop stabilnya yang akan dikaji korelasinya satu sarna lain.
Preparasi pra analisis. Sebelum dilakukan analisis dengan menggunakan spektrometer masa V.G. Isogas, sampel dipreparasi terlebih dahulu. Preparasi
untuk analisis deuterium dilakukan dengan mengambil contoh sebanyak 10 ~l, direaksikan dengan Zn sebanyak 0,25 mg pacta suhu 450°C dalam suatu tabung khusus selama 30 menit, dimana akan terjadi reaksi sebagai berikut : 450°C
..
Zn (padat) ZoO + H2 (padat) (gas) H2O + (cair)Preparasi untuk analisis 180 dilakukan dengan metoda Epstain daD Mayeda, yaitu dengan mengukur basil reaksi kesetimbangan antara sampel air (H2O) dengan
CO2 standar yang dilakukan selama 8 jam. Adapun reaksi kesetimbangan tersebut adalah sebagai berikut : Pengambilan sam pel air hujan. Sampel air
hujan diambil dari 7 lokasi pada berbagai ketinggian, seperti ditampi1kan pada Tabell.
HZ180 + C160z ~ HZ160 +C160180
(cair) (gas) (cair) (gas)
Tabel 1. Lokasi penampungan curah hujan
Aoalisis 2H daD 180. Analisis 2H dan 180 dilakukan dengan menggunakan spektrometer masa VG Isogas Sira-9 yang dikendalikan oleh komputer. Hasil analisis bempa rasio isotop D/H dan 180f60 relatif terhadap suatu standar sekunder JAWS (Jakarta Working Standard) yang dibuat berdasarkan standar acuan dari IAEA, yaitu V-SMOW (Vienna Standard Mean Ocean Water). Harga relatif tersebut berdasarkan hubungan :
Risalah Pertemtlan Ilmiah Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan RadiaSl; 2001 Ro-Rot Rot 8D = 7,808180 + 12,90 r = 0,99 [1]
8=
Ketelitian pengukuran dengan spektrometer masa adalah 1%0 untuk 2H dan 0,1%0 untuk 180 (3).
Garis ini dinarnakan garis meteorik lokal yaitu suatu garis tempat kedudukan dari titik yang mewakili komposisi isotop air hujan pada wilayah tersebut. Selain hubungan antara 8D daD 8180 dibuat pula persamaan hubungan antara ketinggian lokasi (altitude) dengan kandungan isotop stabilnya yang dalam hal ini 8180. Hubungan tersebut merupakan garis lurns dengan persamaan:
BASIL DAN PEMBAHASAN
Air bujan. Data tentang komposisi isotop stabil 2H daD 180 air hujan yang dikumpulkan setiap bulan selama 16 bulan pada 7 lokasi akan digunakan untuk merekonstruksi persamaan garis meteorik lokal dan persamaan garis hubungan antara kandungan isotop stabil dengan ketinggian. Komposisi isotop stabil yang diperoleh dari rata-rata sampel yang terkumpul disuatu lokasi tertentu akan menjadi indeks isotop yang meresap kedalam tanah sebagai air tanah, karena air tanah mempakan akumulasi dari air hujan yang tumn sepanjang waktu. Data lokasi dan harga rata-rata isotop stabil pada lokasi bersangkutan terlibat da1am Tabel 2.
Alt = -540,90 180 -3120,80
r = 0,96 [2]
Sesuai dengan persamaan [2J rnaka pada setiap pertambahan ketinggian 100 meter terjadi deplesi 180 sebesar -0,18°/000 Menurnt Gat (5), deplesi penunman kandungan 180 untuk setiap 100 meter kenaikan ketinggian suatu daerah tidak selalu sarna dengan daerah lain, tergantung dari topografi daD iklim setempat Yallg nilainya berkisar antara -0,15°/00 sampai -0,50°/00 0
Tabel 2. Lokasi penampungan curah hujan dan harga
rata-rata isotop stabil Air tanah dangkal. Kandungan isotop 2H dan
180 air tanah dangkal yang diambil dari sumur pompa penduduk yang tersebar di wilayah Jakarta Utarn sampai wilayah antara Depok -Bogor, dengan ketinggian 5 meter sampai sekitar 150 meter diatas permukaan taut, ditampilkan pada tabel 3. Untuk mengetahui asal-usul atau sumber pemasok air tanah-dangkal tersebut dilakukan uji korelasi kandungan isotop stabil air hujan pada wilayah-wilayah tertentu dengan kandungan isotop stabil air tanah dangkai pada daerah yang bersangkutan. Untuk itu sampel air tanah-dangkal dikelompokkan menjadi 3 kelompok wilayah, yaitu wilayah I untuk sampel yang diambil dari wilayah utara pada ketinggian antara 0 -50 meter (rata-rata 25 meter), wilayah II sampel dari wilayah tengah pada ketinggian antara 50 -130 meter (rata-rata 90
meter) dan wialyah III sampel dari wilayah selatan pada ketinggian antara 130 -210 meter (rata-rata 170 meter).
Dari data kandungan isotop stabil di berbagai lokasi, terlihat bahwa makin tinggi altitudenya maka kandungan isotop stabilnya cenderung makin miskin. Hubungan antara 8D dan 8180 merupakan garis lurus dengan persamaan:
Risa/ah Pertemuan //miah Pene/itian dan Pengembangan Aplikasi /sotop dan Radiasi, 2001
Apabila ketinggian rata-rata pacta masing-masing wilayah dimasukkan dalam persamaan [2] dan harga
180 yang diperoleh dimasukkan dalam persamaan [1] maka komposisi isotop stabil air hujan pacta wilayah bersangkutan dapat diketahui seperti tertera pacta Tabel
4.
banyak air hujan yang tidak segera dapat meresap kedalam tanah, sehingga dalam udara terbuka mereka
mengalami penguapan, dirnana dalam
kesetimbangannya disertai dengan proses fraksinasi isotop. Sedangkan wilayah tengah (II) dan selatan (III) adalah wilayah dirnana luas area vegetasinya relatif
Tabel 4. Kandungan rata-rata isotop stabil air hujan dan air tanah-dangkal pada ketinggian berbeda
Air hujan Air tanah
Wilayah Ketinggian (m) I 180 ~/oo)I -5,81 D (%0) -32,42
~
~
-33,92 180 (%0) -5,35 Wilavah 25 90~
-6.08~
-34,52 -6,08 Wilayah II Wilayah III 170 -34,6~Tabel 5. Kandungan isotop stabil air tanah dalam
Kedalaman(m) Nomer Sumur SD r 100) -31,80 'DO \/00) -614, -609, -620, -617, -6 24, -5 98, -600, -614, -606, -6 00, -5 99, -595, -613, -622 -' -6 03, -6,09 -620, -6,09:t 0,10 JUT-16 JUT-18 JTr-11 JTr-14 JTr-16 JST-14 JST-15 JST-17 BgT-22 T.e;T-13 S-25 W-55 SP-20 SP-30 SP-53 W-46 W-47 83 -132 117-119 85-115 75 -100 55 -94 85 81- 87 66-96 69 -135 .73-114 136 132 60 -100 100 -150 100 135 110 Rata-rata 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 ----35,50 -35,40 -36 90, -37,40 -35,40 -34,80 -35,10 -32,70 -34,80 -34 00, -33,20 -36,80 -34,30 -33,90 -35,50 -35,40 -34,87 :t 1,43
Dari perhitungan dengan menggunakan persamaan [2] dan persamaan [1] diperoleh harga kandungan isotop stabil air hujan pada ketinggian 25 meter, 90 meter dan 170 meter. Dari Tabel 4 terlihat bahwa komposisi isotop stabil air hujan pada wilayah II dan wilayah III secara nyata adalah sarna dengan komposisi isotop air tanah, sedang pada wilayah I yaitu wilayah di bagian utara, komposisi isotop stabil air tanah lebih kaya hila dibandingkan dengan komposisi isotop stabil air hujan. Perbedaan kandungan isotop air hujan clan air tanah dangkal di wilayah I yaitu wilayah bagian utara, terjadi karena sebelum berlangsungnya proses infiltrasi, air hujan mengalarni penguapan. Fenomena ini dapat diterangkan dengan aclanya fakta bahwa wilayah di bagian utara tersebut pada umumnya merupakan
wilayah pemukiman, perkantoran, pusat binis dan pusat kegiatan masyarakat lainnya, sehingga luas area vegetasi yang memungkinkan air hujan segera dapat meresap ke dalam tanah relatif kecil. Oleh karena itu
lebih banyak dibandingkan dengan wilayah utara. Dari data isotop ini mengindikasikan bahwa air tanah dangkal berasal dari air hujan setempat (local recharge).
Air tanah dalam. Data kandungan isotop stabil 180 daTi sumur dalam, yaitu sumur dengan kedalaman mencapai kedalaman akuifer tertekan, tertera pada Tabel 5. Lokasi sumur-sumur ini bukan saja yang terletak di wilayah adminstrasi Daerah Khusus Ibukota (DKI), akan tetapi juga yang terletak di wilayah Jabotabek.
Apabila harga rata-rata kandungan oksigen-18 dari air tanah dalam tersebut dimasukkan ke dalam persamaan [2], maka akan diperoleh harga dari ketinggian == 178 meter. Fenomena ini memberikan indikasi bahwa air
tanah pada akuifer dalam di wilayah Jakarta dan sekitarnya berasal dari air hujan yang jatuh pada ketinggian sekitar 178 meter diatas permukaan laut.
Risalah Perlemuan Ilmiah Penelitian dan Pengembangan AplIKasi lsotop dan Radiasi, 200 1
Apabila nilai standar deviasi dari harga rata-rata 2H dan 180 juga dimasukkan ke daIam persamaan [2J daerah resapan terletak pada ketinggian antara 125 -230 meter. Komposisi isotop stabil 2H dan 180, (8D = -34,87 °'00 dan 180 = -6,09 %0,) dalam air tanaIl-dalam ini apabila diplot pada garis meteorik lokal seperti pada gambar 1, terletak pada daerah air meteorik lokal. Hal ini menunjukkan bahwa air yang meresap sebagai air tanah-dalam pada ketinggian tersebut bukan berasal dari ketinggian yang lebih tinggi.
resapan, hal ini akan membawa dampak berkurangnya suplai air ke akuifer daJam Jakarta.
UCAPAN TERIMA KASm
Ucapan terirna kasih kami tujukan kepada Kantor Menteri Negara Riset dan Teknologi yang teiah meluluskan dan membeayai penelitian ini dalam program Riset Ungguian Terpadu. Ucapan terirna kasih
0-18 (0/00) -1 -6.5 -8.5
..
-7.5 -6.5 -6 -25 -30 -35 -40 0-.e .E-O -45 -50 -65Gambar-l. Komposisi isotop stabil air tanah terhadap garis meteorik lokal
Dengan data ini memberikan suatu informasi pula bahwa air hujan yangjatuh di kawasan Bogor ke selatan (kawasan Puncak) tidak mempunyai kontribusi pengisian air tanah di Jakarta dan sekitarnya. Hasil penelitian yang memberikan petunjuk tentang letak
daerah resapan ini sesuai dengan penampang
hidrogeologi cekungan Jakarta dan sekitarnya pada Gambar 2 yang dibuat oleh Sukardi (1), dimana resapannya meliputi daerah sekitar Citeureup, Cibinong, Citayam, Bojonggede.
tidak lupa kami tujukan pula kepada Pimpinan dan Star dari Direktorat Geologi Tata Lingkungan, khususnya kepada Ir. Satrio Hadipurwo M.Eng. atas kerja sama dan bantuannya sehingga penelitian ini dapat dilaksanakan dengan sebaik -baiknya.
DAFTAR PUSTAKA
1. SOEKARDI, Peta Hidrogeologi Indonesia Lembar
JakartaDGTL (1986).
KESIMPULAN
2. TIRTOMIHARDJO,
H. dan MAIMUN,
F., ~
Konservasi Air Tanah di Wilavah Jabotabek, Laporan No. 12/HGKA/94, Direktorat Geologi Tata Lingkungan, Departemen Pertambangan daIl Energi, Bandung (1994).
Penelitian tentang studi daerah resapan air tanah-da1am cekungan Jakarta dengan menggunakan teknik isotop alam memberikan informasi bahwa ada dua sumber asal-usul air tanah. Air tanah-dangkal yang pada umumnya digunakan untuk keperluan rumah tangga berasal dari air hujan lokal, sedang air tanah-dalam berasal dari resapan air yang terletak pada daerah antara Depok dan KedunghaIang Bogor. Ekstensifikasi pembangunan fisik yang dilaksanakan di kawasan tersebut akan mengakibatkan berkurangnya luas daerah
3. Guidebook on Nuclear Techniques in Hydrology lAEA Technical Report Series No. 91 (1983). 4. Stable Isotope Hydrology, IAEA Technical Report
Series No. 210 (1981).
Risaidh Peltemuan Ilmiah Penelilian dan Pefigembangan Aplikasi IsalOp dan Nadiasi. 2001
5. GAT, I.R., The Isotope of Hydrogen and Oxygen in Precipitation, Handbook of Enviromnental Isotope Geochemistry, Vol. 1, Elsevier Scientific Publishing Company, 1980.
6. W ANDOWO, Teknologi Isotop Alam untuk
Evaluasi Dinamika Aliran Air Tanah, Studi Daerah Resapan dan Intrusi Air Laut Akuifer Jakarta dan Sekitarnya, Laporan Akhir RUT V Bidang Teknologi Perlindungan Lingkungan,
KMNRT Dewan Riset Nasional (2000).
~
>-~
'..2 OJ VJ~
"0 ~ § Of) c=~
1
"rJ §~
C1> ~ Q N~
1
dRisalah Pertemuan Ilmiah Pene/itian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 2001
DISKUSI
EV ARIST A RISTIN 2. Berapakah kedalaman lubang tempat penimbunan
akhir sampah Rumah tangga yang dipahami jika daerah yang akan digunakan diperkirakan di kecamatan Mampang Sawangan Depok.
Untuk menyatakan kesamaan nilai 180 dan D dati suatu tempat tertentu apakah tidak digunakan pengujian statistik karena nilainya relatif sarna antara
air tanah dalam/dangkai dan air hujan ? WANDOWO
WANDOWO
Analytical error untuk 180 = 0,1 %0
Sedangkan untuk D = 1 %0
WISNU HENDROMARTONO
1. Penelitian ini adalah penelitian dari program RUT yang telah dilaksanakan dari tahun 1997 -2000 yang telah diseminarkan dan dilaporkan ke KMNRT oleh karena itu bisa saja infornlasi data penelitian ini diberitahukan ke pihak-pihak yang berkompeten. 2. Apabila daerah resapan air tanah aquiver Jakarta
(daerah antara Depok -Bogor) digunakan sebagai tempat pembuangarl sampah makan yang akan menanggung akibatnya adalah masyarakat Jakarta yang menggunakan air tanc'lh dalam (deep ground water) yang asalnya dati Depok -Bogor.
1. Apakall basil penelitian ini suda11 dapat dipublikasikan dan digunakan sabagai dasar
infonnasi kalau ya, Apakall boleh saya
menggunakan untuk pembuatan infonnasi yang akan digunakan oleh Pemda Depok dalam bal perluasan daerah industri yang direncanakan diantara lokasi Pemda Cibinong dan Parung (daerall Bojong Gede,
Citayam) yang kemungkinan basil buangan industri akan dibuang disungai-sungai terdekat.
