5.1. Pendahuluan
Daerah Citeureup dan Cibinong Kabupaten Bogor merupakan wilayah industri, padat transportasi, dan berdebu dengan jumlah industri manufaktur besar-sedang mencapai 423 dan total perusahaan mencapai 3.598 usaha. Kepadatan penduduk di daerah ini rata-rata 3.638 jiwa km-2
Hujan asam memiliki pH air hujan kurang dari 5,6 (Menz dan Hans, 2004; Manahan, 2005). Hujan asam yang masuk ke tanah dapat menyebabkan pelindian logam Fe dan Ca sehingga masuk kedalam sumur. Logam Fe dalam tanah dapat berbentuk Fe2O3 (hematite), FeOOH (geotit), dan Fe5(O4H3)3 (ferihidrit). Logam Fe
dapat ditranslokasikan dari dekomposisi mineral menjadi bentuk ion Fe . Penduduk di wilayah ini yang memanfaatkan air sumur sebagai sumber air minum mencapai 75,63 % (BPS Kab Bogor, 2010). Studi kasus hujan asam di wilayah industri Citeureup Bogor menunjukkan bahwa hujan asam terjadi dengan intensitas tinggi yaitu pH 4,7 terkonsentrasi pada daerah sekitar pusat industri dengan radius beberapa km. Intensitas hujan asam semakin menurun dengan semakin jauh jarak dari pusat hujan asam sampai radius 10 km dan kembali normal (pH>5,6) (Sutanto et al., 2002).
3+
, Fe(OH)2+, dan Fe(OH)4- (Tan, 1982). Ketergantungan kelarutan Fe terhadap asam berbanding lurus. Pada pH 7 kelarutan Fe<0,001 mg/L dan pada pH 3 >2 mg/L (Weiner, 2000). Selain itu kelarutan Fe juga tergantung kepada adanya oksidan (Le-ming, 2007), suhu dan ukuran partikel matrik (Petrakakis et al., 2007). Nwoye et al. (2009) menggunakan persamaan %Fe= e-2.042 (lnT) untuk memprediksi % pelindian Fe dengan T adalah suhu (o
Untuk keperluan domestik air sumur harus memenuhi kualitas air minum sesuai Permenkes No. 492/MENKES/PER/IV/2010. Baku mutu kadar Fe air minum adalah 0,3 mg L
C).
-1
. Jika kadar Fe melebihi 0,4 mg L-1
Dalam tanah Ca dapat berbentuk sebagai CaO atau CaCO3. Air hujan yang
mengandung karbon dioksida CaCO3 akan larut menghasilkan Ca
akan memberikan efek terhadap rasa yang kurang enak, dan dapat menimbulkan flek pada pakaian yang dicuci.
2+
Berdasarkan nilai tetapan kesetimbangan kelarutan karbon dioksida dalam air dan diagram distribusi ketergantungan pH maka jumlah CO2 semakin banyak apabila
pH air rendah <5,0 (Weiner, 2000). Bila air hujan semakin asam maka reaksi pelindian Ca akan semakin kuat. Selain tingkat keasaman larutan, pelepasan logam dari dalam tanah juga tergantung kepada jumlah pelarut terhadap jumlah padatan dalam larutan atau rasio volume cairan dalam liter terhadap berat padatan dalam kg (L/S) (Sloot et al., 2003). Dalam kenyataan di lapangan rasio ini diwakili oleh curah hujan atau musim. Meskipun batas maksimum baku mutu kadar Ca dalam air minum cukup tinggi (200 mg L-1
Waktu dan Tempat Penelitian
), namun demikian Ca bersama Fe dapat meningkatkan kesadahan air yang memberikan efek menurunkan daya bersih sabun.
Pemelitian ini bertujuan untuk: (1) monitoring keasaman air hujan dan kadar Fe dan Ca dalam air sumur; (2) menetukan pola perubahan keasaman air hujan dan pola perubahan kadar Fe dan Ca dalam air sumur; dan (3) mencari hubungan matematik antara tingkat keasaman air hujan dengan perubahan kadar Fe dan Ca.
5.2. Metoda Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan melibatkan data seri dari penelitian sebelumnya (data tahun 1999, dan 2001) yang telah dipublikasikan dan data pengamatan tahun 2006, 2008, dan 2009. Lokasi penelitian adalah
Alat dan Bahan
Kabupaten Bogor meliputi Kecamatan Cibinong, Kecamatan Citeureup, Kecamatan Gunung Putri, dan Kecamatan Klapanunggal dengan luas cakupan wilayah penelitian ±100 km2.
Peralatan yang digunakan meliputi peralatan sampling: botol/jerigen sampling kapasitas 3 liter, alat penampung air hujan dan statif, pH meter (LUTRON), spektrofotometer UV-VIS (Thermo Scientific, seri Genesis 10v), neraca analitik, penangas air, buret, dan peralatan gelas lainnya. Bahan-bahan yang digunakan adalah: asam sulfat, asam nitrat, kertas pH, EDTA, ZnCl2, Mureksid, larutan buffer
Cara Kerja
a. Penelitian Pendahuluan
Penelitian pendahuluan adalah simulasi pengaruh pH air hujan terhadap kadar Fe dalam air sumur menggunakan kolom pelindian. Air hujan buatan pada berbagai pH dialirkan ke dalam kolom, dan air lindi pada berbagai rasio L/S dianalisis kadar Fe dan Ca. L = volume air lindi, dan S = volume tanah dalam kolom.
Kolom pelindi dibuat dari paralon ∅ 3 inchi tinggi 130 cm. Kolom diisi dengan tanah dari wilayah penelitian. Pengisian kolom dengan tanah dilakukan dengan metoda undisturb: kolom dimasukkan ke dalam tanah perlahan dengan dipandu alat potong tanah sehingga tanah mengisi kolom tanpa ada kerusakan struktur tanah. Kolom selanjutnya dibawa ke laboratorium dan dialiri air hujan buatan dengan berbagai pH, berturut-turut air hujan: pH 4,5; 4,0; dan 3,50 dengan metoda mengalir dari bawah ke atas (ascending). Pada setiap air hujan buatan pH tertentu air yang keluar dari kolom disampling pada liter ke 5, 10, 15, dan 20 dan dianalisis kadar Fe dan Ca. Data hasil analisis (kadar Fe dan Ca) di plot untuk melihat kecenderungan perubahan kadar Fe air lindi akibat perubahan pH air hujan buatan dan dicari kadar Fe pada liter ke 50 (rasio L/S=10) demikian juga untuk setiap pH air hujan buatan lainnya yang disimulasikan. Selanjutnya kadar Fe air lindi pada rasio L/S=10 diplot terhadap pH air hujan buatan untuk melihat kecenderungan perubahan kadar Fe air lindi akibat perubahan pH air hujan buatan.
b. Penelitian Utama
b.1. Monitoring dan Evaluasi Keasaman Air Hujan dan Kadar Fe dan Ca Dalam Air Sumur
Sampling Air Hujan, Air Sumur dan Pengukuran pH
Air hujan ditampung pada 30 menit pertama hujan pada ketinggian 2 m dari muka tanah dengan penampung plastik kemudian dimasukkan kedalam jerigen plastik. Air sumur disampling dengan timba plastik kemudian dilasukkan kedalam jerigen plastik. Masing-masing dilakukan pada 12 dan 16 titik lokasi di wilayah penelitian. Pengukuran pH air hujan dan air sumur dilakukan segera dengan metoda elektrometri menggunakan alat ukur pH elektronik (pHmeter) yang telah dikalibrasi
dengan larutan buffer (pH 4, 7, dan 10), kemudian sampel diawetkan dengan asam sulfat hingga pH 2, selanjutnya sampel dibawa ke laboratorium untuk analisis Fe dan Ca.
Analisis Kadar Besi (APHA, 315.B)
Analisis kadar besi dilakukan dengan metoda o-fenantrolin dengan alat spektrofotometer. Ion besi dalam sample dibuat bermuatan 2 dengan hidroksilamin HCl, kemudian pada kondisi larutan pH 2 direaksikan dengan larutan o-fenantrolin. Warna merah intensif diukur serapannya pada panjang gelombang 510 nm.
Analisis Kadar Kalsium (APHA, 311 C.)
Analisis kadar kalsium dilakukan dengan metoda titrimetri, titrasi kompleksometri triplo. Sebagai penitar digunakan larutan standart EDTA pada kondisi larutan pH 10 menggunakan indikator visual Eriokrom Black T. Titik akhir titrasi dicapai saat warna biru indikator muncul.
b.2. Menentukan Pola Perubahan Keasaman Air Hujan dan Kadar Fe dan Ca Dalam Air Sumur
Pola kecenderungan penurunan pH air hujan dibuat dengan data tahun 1999, 2001, dan 2006, 2008, dan 2009 khusus untuk daerah yang sering mengalami hujan asam intensitas tinggi dengan bantuan komputer program excel 2003. Perubahan penurunan kualitas air hujan versus tahun diuji siginifikansinya dan persamaan matematika diuji keofisien korfelasinya sehingga diperoleh persamaan yang cukup valid. Dengan cara yang sama pola perubahan kadar Fe dan Ca dalam air sumur dibuat berdasarkan data tahun 1999, sampai tahun 2009.
b.3. Menenetukan Hubungan Matematik Antara Tingkat Keasaman Air Hujan Dengan Perubahan Kadar Fe dan Ca Dalam Air Sumur.
Data pH air hujan dari tahun 1999 sampai 2009 diplot terhadap kadar Fe dan Ca dalam air sumur dengan bantuan program Excel 2003. Hubungan dianggap kuat jika memiliki koefisien korelasi, r>0,7.
5.3. Hasil dan Pembahasan a. Hasil Penelitian Pendahuluan
Pelindian mineral dalam tanah dipengaruhi oleh berbagai hal diantaranya keasaman cairan (air hujan), rasio volume cairan dan padatan (L/S), suhu, serta sifat tanah (jenis tanah dan ukuran pori-pori tanah). Pelindian Fe dan Ca akibat keasaman air hujan buatan pada berbagai rasio L/S (air hujan buatan yang melewati kolom=L, dan volume tanah dalam kolom =S) diperoleh sederetan data yang di analisis dan diperlihatkan pada Gambar 37 dan Gambar 38.
Gambar 37. Kurva perubahan kadar Fe air lindi terhadap rasio L/S dan keasaman air hujan buatan. Keasaman air hujan (pH) A=4,5; B=4,0; dan C=3,5
Gambar 37 memperlihatkan pola perubahan kadar Fe air lindi pada berbagai pH air hujan buatan. Nampak terdapat perbedaan level konsentrasi akibat perbedaan pH air hujan buatan yang dialirkan, namum ketiga kurva memperlihatkan pola yang sama, yaitu konsentrasi logam menurun secara logaritmis terhadap rasio L/S. Hal ini sesuai dengan percobaan Sloot et al. (2003) bahwa kadar logam dalam air lindi menurun secara logaritmis dengan semakin besar rasio L/S mengikuti persamaan tingkat pertama.
Kurva A terdapat pada level paling rendah mengikuti persamaan [Fe]al= 0,0389(L/S)-0,5315 R2=0,58, kurva B [Fe]al=0,1023(L/S)-0,4675 R2=0,82, dan kurva C pada level paling tinggi mengikuti persamaan [Fe]al= 0,1809(L/S)-0,3174 dengan R2=0,99. Memperhatikan posisi level kurva dan persamaan ini nampak bahwa
0,000 0,020 0,040 0,060 0,080 0,100 0,120 0,140 0,160 0,180 0,200 0 1 2 3 4 5 Rasio L/S Ra ta -ra ta [F e]a l (m g/ L ) A B C
semakin asam air hujan buatan yang dialirkan, proses pelindian logam semakin kuat. Untuk dapat melihat perbandingan besarnya perubahan konsentrasi Fe dan Ca dalam air lindi pada berbagai pH air hujan, faktor lain yang mempengaruhi perlu disamakan. Percobaan ini dilakukan pada tanah yang sama, dan suhu ruang, sehingga faktor sifat tanah dan suhu sama. Untuk menghilangkan faktor L/S dilakukan perhitungan kadar Fe pada rasio L/S=10. Pada rasio ini konsentrasi logam dalam air lindi sudah relatif stabil, artinya konsentrasi logam dalam air lindi tidak berubah dengan semakin bertambah besar rasio L/S.
Gambar 38. Kurva perubahan kadar Ca air lindi terhadap rasio L/S dan pH air hujan buatan. Keasaman air hujan (pH) A=4,5 ; B=4,0; dan C=3,5
Gambar 38 memperlihatkan pola perubahan kadar Ca air lindi ([Ca]al) terhadap rasio L/S. Kurva A (posisi paling bawah) mengikuti persamaan: [Ca]al=20,273e-0,0877(L/S) R2=0,92. Kurva B mengikuti persamaan: [Ca]al= 19,82e
-0,0672(L/S)
R2=0,88, dan kurva C mengikuti persamaan: [Ca]al = 19,316e-0,0574(L/S) R2=0,91. Dari level kurva dan persamaan ini memperlihatkan bahwa semakin asam air hujan dialirkan, pelindian logam Ca semakin kuat. Dengan menggunakan persamaan-persamaan tersebut masing-masing [Ca]al dihitung untuk mendapatkan kadar Ca pada rasio L/S=10, dan hasilnya disajikan pada Tabel 19.
10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00 0 1 2 3 4 5 Rasio L/S Ra ta -ra ta [Ca ]a l (m g /L ) A B C C B A
Tabel 19. Kadar Fe dan Ca air lindi pada berbagai rasio L/S hasil perhitungan
Gambar 39. Pola perubahan kadar logam dalam air lindi akibat perubahan pH air hujan buatan hasil simulasi dengan kolom pelindian, (a) pola perubahan kadar Fe, dan (b) pola perubahan kadar Ca.
Gambar 39 memperlihatkan hubungan kadar Fe (a), dan kadar Ca (b) dalam air lindi akibat pH air hujan . Keduanya menunjukkan hubungan terbalik, semakin besar pH air hujan kadar logam semakin kecil. Semakin kecil pH (semakin tinggi tingkat keasaman air hujan) semakin banyak logam yang terlindi, hal ini sesuai dengan Wiener (2000), dan Liao et al. (2007). Peningkatan kadar Fe dalam air lindi akibat pH air hujan mengikuti persamaan: [Fe]al=527,58(pH)-7,0738 dengan
Rasio L/S [Fe]al (mg L-1) [Ca]al (mg L-1) A B C A B C 1 0,039 0,102 0,181 18,571 18,532 18,238 2 0,027 0,074 0,145 17,012 17,327 17,221 3 0,022 0,061 0,127 15,583 16,201 16,260 4 0,019 0,054 0,116 14,275 15,148 15,353 5 0,017 0,048 0,108 13,076 14,164 14,497 6 0,015 0,044 0,102 11,978 13,243 13,688 7 0,014 0,041 0,097 10,972 12,383 12,925 8 0,013 0,039 0,093 10,051 11,578 12,204 9 0,012 0,037 0,090 9,207 10,825 11,523 10 0,011 0,035 0,087 8,434 10,122 10,880 0,00 0,03 0,05 0,08 0,10 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00
pH air hujan buatan
[F e]a l (m g L -1) 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00
pH air hujan buatan
[C a ] a l ( mg L -1 ) (a) (b)
R2=0,97. Peningkatan kadar Ca dalam air lindi mengikuti persamaan: [Ca]al=27,019e-0,2546(pH)dengan R2 = 0,94.
b. Hasil Penelitian Utama
b.1. Pemantauan dan Evaluasi Keasaman Air Hujan dan Kadar Fe dan Ca Dalam Air Sumur
Perubahan pH Air Hujan Pada Daerah yang Sering Mengalami Hujan Asam
Hasil pemetaan intensitas hujan asam di wilayah penelitian sebagaimana telah diuraikan pada Bab II buku ini bahwa daerah yang sering mengalami hujan asam intensitas tinggi meliputi Desa Cibinong (sebagian), Desa Kranggan (sebagian), Desa Puspasari, Desa Gunung Putri (sebagian), Desa Citeureup, Desa Karang Asem Barat (sebagian), dan Karang Asem Timur. Gambar 40 memperlihatkan daerah yang sering mengalami hujan asam intensitas tinggi di wilayah penelitian (daerah dalam arsir warna merah). Keasaman air hujan pada desa-desa ini rata-rata berubah dari pH 4,86 pada tahun 1999 menjadi 4,40 pada tahun 2009.
Gambar 40. Daerah yang sering mengalami hujan asam tinggi (pH<5,0) di Wilayah Industri Citeureup-Cibinong Kabupaten Bogor
6.53 6.52 6.51 6.50 6.49 6.48 6.47 6.46 6.45 6.44 LS 106.82 106.83 106.84 106.85 106.86 106.87 106.88 106.89 106.90 106.91 106.92 106.93 BT 2 Km Jakarta Bogor 75 Km Selat Sunda Lokasi Penelitian
Daerah Hujan asam Intensitas tinggi (pH<5,0)
Perubahan pH air hujan menunjukkan adanya perubahan kadar polutan di udara. Semakin menurunnya pH berarti semakin tinggi kadar polutan penyebab asam. Pola perubahan penurunan pH tidak linier seperti ditunjukkan pada Gambar 24. Penurunan nilai pH atau peningkatan intensitas hujan asam ini dapat disebabkan oleh semakin meningkatnya polusi udara setempat, khususnya gas NO2. Pada tahun
2007 kadar NO2 antara 24-57,62 ug m-3 (DTLH Bogor, 2007) meningkat menjadi
antara 36,44 – 101 ug m-3 (BLH, 2009).
Hasil Analisis Kadar Fe dan Ca Dalam Air Sumur
Hasil pemantauan kadar Fe dan Ca air sumur pada daerah yang sering mengalami hujan asam intensitas tinggi (pH <5) disajikan pada Tabel 20 dan 21. Secara umum kadar Fe dalam air sumur memenuhi syarat menurut Permenkes No.
492/MENKES/PER/IV/2010 bahwa baku mutu Fe untuk air minum adalah 0,3 mg L-1. Rata-rata kadar Fe fluktuatif dan dari tahun ke tahun cenderung meningkat dari 0,114 mg L-1 (1999) menjadi 0,222 mg L-1 (2009).
Tabel 20. Data rata-rata kadar Fe air sumur pada daerah yang terus menerus mengalami hujan asam intensitas tinggi di Wilayah Industri Cibinong-Citeureup Bogor Lokasi sampling Kadar Fe (mg L-1) 1999*) 2001**) 2006 2008 (I) 2008 (II) 2009 (I) 2009 (II) Karangasem Barat 0,300 0,224 0,210 0,115 0,177 0,207 0,232 Kranggan, - 0,210 0,210 0,224 0,147 0,211 0,236 Puspanegara 1(Ps. Ctrp) 0,110 0,12 0,171 0,182 0,175 0,207 0,231 Puspanegara II 0,090 0,214 0,118 0,255 0,226 0,212 0,237 Jl. Raya G.Putri 0,013 0,117 0,274 0,26 0,211 0,203 0,228 Ds. G. Putri (Tlj. Udik) 0,141 0,021 0,193 0,202 0,105 0,164 0,181 ITC Cibinong 0,030 0,126 0,117 0,1 0,199 0,233 0,212 Rat-rata 0,114 0,147 0,185 0,191 0,177 0,205 0,222
Keterangan: *) Komala et al, 1999 **) Iryani 2001 I= Sampling bulan Juni, II =Sampling bulan Desember
Rata-rata kadar Ca dalam air sumur meningkat dari 27,96 mg L-1 pada tahun 1999 menjadi 65,61mg L-1 pada tahun 2009. Baku mutu parameter CaCO3 500 mg
air sumur memenuhi baku mutu kualitas air minum. Meningkatnya kadar Fe dan Ca air sumur ini dikarena hujan asam terjadi terus menerus dengan intensitas semakin tinggi sehingga proses pelindian semakin meningkat.
Tabel 21. Data rata-rata kadar Ca air sumur pada daerah yang terus menerus mengalami hujan asam intensitas tinggi di Wilayah Industri Cibinong-Citeureup Kabupaten Bogor
Lokasi sampling Kadar Ca (mg L -1 ) 1999*) 2001**) 2006 2008 (I) 2008 (II) 2009 (I) 2009 (II) Karangasem Barat 26,89 39,3 78,33 57,38 29,44 - 60,35 Kranggan, 15,85 30,2 71,94 53,03 60,48 43,08 30,91 Puspanegara 1 (Ps.Ctrp) 20,7 28,2 26,95 71,29 74,48 - 80,96 Puspanegara II 36,4 65,34 86,59 47,38 67,84 - 82,43 Jl. Raya G.Putri 29,1 88,76 37,5 46,07 53,76 33,6 100,1 Ds. G. Putri (Tl. Udik) 48,2 49 60,51 47,81 51,2 47,04 63,3 ITC Cibinong 18,6 28,3 17,32 34,77 61,44 42,04 41,22 Rata-rata 27,96 47,01 54,16 51,10 56,95 41,44 65,61
Keterangan: - tidak disampling/missing data I = sampling bulan Juni, II = sampling bulan Desember. *) Komala et al, 1999 **) Iryani, 2001
Tabel 22. Data rata-rata kadar Fe air sumur pada daerah yang jarang mengalami hujan asam intensitas tinggi di Wilayah Industri Cibinong-Citeureup Bogor
Lokasi sampling Konsentrasi Fe (mg L
-1 ) 1999 2001 2006 2008 (I) 2008 (II) 2009 (I) 2009 (II) Blk PT Camping G.Putri - - - - - 0,156 0,183
Griya Bukit Jaya, G.Putri - - - 0,168 0,128 0,209 0,234
Babakan Sentul - - - 0,113 - 0,213 0,238 Babakan tarikolot* - - - - - 0,202 0,227 Narogong Km 28 - - 0,111 0,160 0,173 0,201 0,226 Nambo - - - 0,143 0,083 0,233 0,240 Cimpaeun, Cilangkap - - - 0,221 0,173 0,201 0,226 Cikaret Cibinong - - 0,112 0,138 0,083 0,213 0,238 Rata-rata - - 0,112 0,157 0,128 0,204 0,227
Pada daerah yang jarang mengalami hujan asam intensitas tinggi kadar Fe dalam air sumur nampak tidak berbeda dengan kadar Fe air sumur pada daerah yang terus-menerus mengalami hujan asam intensitas tinggi. Kadar Fe rata-rata meningkat dari 0,112 mg L-1 menjadi 0,227 mg L-1 pada tahun 2009 (Tabel 22). Rata-rata pH air sumur pada daerah ini adalah 5,08 pada tahun 2009 yaitu bersifat asam yang kemungkinan berperan dalam melarutkan Fe dalam tanah di sekitar sumur.
Tabel 23 memperlihatkan data rata-rata kadar Ca air sumur pada daerah yang jarang mengalami hujan asam intensitas tinggi. Nampak bahwa rata-rata kadar Ca relatife lebih tinggi dibandingkan dengan rata-rata kadar Ca air sumur pada daerah yang terus-menerus mengalami hujan asam intensitas tinggi. Hal ini nampak kontradiksi dengan intensitas hujan asam sebagai penyebab kelarutan logam. Namun demikian sebenarnya terdapat dua daerah sumur yang disampling yang memiliki jenis tanah berbeda yang menyebabkan kadar Ca sangat tinggi. Daerah yang dimaksud adalah Babakan Tarikolot dan Narogong. Kedua daerah ini merupakan daerah yang tanahnya berkapur (Lampiran 2), dan berdekatan dengan penambangan kapur.
Tabel 23. Data rata-rata kadar Ca air sumur pada daerah yang jarang mengalami hujan asam intensitas tinggi di Wilayah Industri Cibinong-Citeureup Kabupaten Bogor
Lokasi sampling
Konsentrasi Ca (mg L-1)
1999 2001 2006 2008 (I) 2008 (II) 2009(I) 2009(II)
Griya Bukit Jaya - - 28,00 40,94 - 26,88 23,55
Babakan Sentul - - 16,69 31,30 - - 44,16 Babakan tarikolot* - - 78,24 40,86 - 189,84 126,59 Narogong Km 28 - - 86,59 34,77 61,44 - 138,37 Nambo - - 59,46 35,64 57,60 45,36 63,30 Cimpaeun, Cilangkap - - 26,98 48,68 74,24 50,04 42,69 Cikaret Cibinong - - 74,07 46,07 60,16 63,84 45,63 Rata-rata - - 52,86 39,75 63,36 75,19 69,18
b.2. Pola Perubahan Keasaman Air Hujan dan Kadar Fe dan Ca Dalam Air Sumur
Pola Perubahan Kadar Fe Dalam Air Sumur
Pola perubahan kadar Fe (mg L-1) dalam air sumur meningkat dari tahun ke tahun seperti diilustrasikan pada Gambar 41. Peningkatan kadar Fe cukup nyata (P=0,049) mengikuti persamaan [Fe]as= 0,1117(Th)0,1912 dengan R2=0,92. Peningkatan kadar Fe ini disebabkan adanya hujan asam intensitas tinggi (pH<5,0) dan terjadinya peningkatan keasaman air hujan dalam kurun waktu 11 tahun terakhir. Asam dapat melepaskan logam Fe dari dalam tanah berdasarkan reaksi sebagai berikut:
Fe2O3 + 6H+ → 2Fe3+ + 3H2O
Reaksi ini menjelaskan bahwa asam yang cukup kuat dapat melarutkan Fe dari matrik tanah. Semakin kuat sifat asam air hujan akan semakin banyak Fe terlarut.
Gambar 41. Pola perubahan rata-rata kadar Fe air sumur (mg L-1) di daerah yang sering mengalami hujan asam intensitas tinggi di Wilayah Industri Cibinong-Citeureup kabupaten Bogor (error bars 10%).
Pola Perubahan Kadar Ca Dalam Air Sumur
Gambar 42 memperlihatkan pola perubahan kadar Ca dalam air sumur terhadap waktu. Kadar Ca fluktuatif dan cenderung semakin meningkat secara nyata (P=0,001) mengikuti persamaan [Ca]=22,99(Th)0,2927 dengan R2=0,84. Fluktuasi kadar Ca dalam air sumur disebabkan oleh musim. Pada musim kemarau kadar Ca lebih rendah dibandingkan pada musim hujan, karena rasio L/S pada musim hujan meningkat (Sloot et al., 2003). Meningkatnya kadar Ca disebabkan intensitas hujan
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Waktu pengamatan (tahun)
R at a-rat a [ F e] as ( m g L -1) 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09
Batas maks [Fe] dalam air minum (0,3 mg L -1)
asam semakin meningkat dari tahun ke tahun, dan juga adanya peranan gas CO2
berdasarkan reaksi (Manahan, 2005):
CaCO3 (s) + CO2 + H2O → Ca2+ + 2 HCO3- ,
dan reaksi akibat asam: CaCO3 (s) + H+ → Ca2+ + HCO3-. Reaksi ini
menjelaskan bahwa sedikit asam sifat air hujan telah dapat melarutkan CaCO3
dalam tanah.
Gambar 42. Pola perubahan rata-rata kadar Ca air sumur di daerah yang sering mengalami hujan asam intensitas tinggi di Wilayah Industri Cibinong-Citeureup kabupaten Bogor (error bars 20%).
b.3. Hubungan Matematik Antara Tingkat Keasaman Air Hujan Dengan Perubahan Kadar Fe dan Ca Dalam Air Sumur
Plot antara perubahan rata-rata kadar Fe maupun kadar Ca air sumur terhadap pH air hujan pada daerah yang terus menerus mengalami hujan asam intensitas tinggi disajikan pada Gambar 43. Pola perubahan kadar kedua logam tersebut sama tetapi berbeda konstanta dan level kadarnya.
Gambar 43. Hubungan antara kadar logam Fe dalam air sumur (a) dan kadar logam Ca dalam air sumur (b) terhadap pH air hujan.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Waktu (tahun) pengamatan
R at a-rat a [ C a] as ( m g L -1) 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 (b) (a)
Perubahan kadar Fe dalam air sumur akibat pH air hujan mengikuti persamaan eksponensial [Fe]as=67,542e-1,2861(pHah) r=0,85. Nilai koefisien diterminasi ini menunjukkan bahwa kadar Fe dapat dijelaskan oleh pH air hujan. Hasil ini didukung oleh simulasi laboratorium dengan kolom pelindi yang menunjukkan hubungan yang sangat kuat antara kadar Fe dengan pH air hujan. Pola perubahan Fe air lindi akibat asam mengikuti persamaan eksponensial [Fe]al=527,58(pH)-7,0738 dengan r=0,97. Perbedaan ini disebabkan kondisi percobaan di laboratorium dibuat sama sehingga hanya faktor pH sebagai satu- satunya variabel percobaan. Nilai koefisien yang rendah tersebut disebabkan dilapangan pH bukan satu-satunya faktor yang berpengaruh. Pelindian logam Fe selain dipengaruhi pH juga dipengaruhi rasio cairan/padatan (Sloot et al .2003), ukuran partikel matrik sampel (tanah), dan keberadaan oksidan (Le-ming, 2007), serta temperatur (Nwoye et al. 2009).
Hubungan antara kadar logam Ca dalam air sumur dengan pH hujan asam mengikuti persamaan [Ca]as=65,472e-1,5416(pHah) (r=0,79).Nilai koefisien diterminasi sebesar 0,79 ini menjelaskan bahwa terdapat hubungan positif kuat (Mattjik & Made, 2006) antara kadar Ca dalam air sumur dengan pH air hujan. Hasil simulasi kolom pelindian di laboratorium menghasilkan persamaan [Ca]al=27,019e-0,2546(pH), dengan R2=0,94. Hal ini menunjukkan hubungan sangat kuat antara [Ca] dengan pH. Kuatnya hubungan kadar Ca dengan pH air hujan pada simulasi laboratorium disebabkan kondisi percobaan dibuat serbasama, dan hanya pH satu-satunya variabel yang berpengaruh. Kondisi di lapangan berbeda dengan di laboratorium, berbagai faktor ikut menentukan kelarutan Ca. Meskipun kelarutan Ca terutama ditentukan pH (Tiruta et al., 2004), kelarutan Ca juga ditentukan rasio cairan/padatan (L/S) dalam hal ini curah hujan, serta kadar CO2 dalam air tanah
(Manahan, 2005).
Pada daerah yang jarang memgalami hujan asam intensitas tinggi, pH air hujan cenderung meningkat sebagaimana telah dijelaskan pada Bab II dan diilustraikan pada Gambar 25. Kadar Fe dalam air sumur pada daerah ini juga cenderung meningkat meskipun tidak signifikan, tetapi pH juga meningkat. Dengan demikian fenomena peningkatan kadar Fe tak dapat dijelaskan melalui proses pelindian asam. Kadar Ca dalam air sumur pada daerah ini berkisar antara 37,39 mg
L-1 sampai 67,33 mg L-1. Rata-rata kadar Ca air sumur berfluktuasi cendedrung menurun, dan berkorelasi sangat lemah terhadap pH air hujan (r=0,56). Hal ini dapat disebabkan kelarutan CaCO3 dalam tanah selain dipengaruhi oleh pH, juga
dipengaruhi oleh kadar CO2 dalam tanah.
5.4. Simpulan
Keasaman air hujan di daerah penelitian yang terus menerus mengalami hujan asam intensitas tinggi cenderung meningkat (pH menurun) dari tahun ketahun. Peningkatan keasaman air hujan menyebabkan meningkatnya kadar Fe dan Ca dalam air sumur. Keasaman air hujan dan kadar logam Fe dan Ca dalam air sumur memiliki korelasi positif, masing-masing r=0,85 untuk Fe dan r=0,79 untuk Ca. Kadar Fe (mg L-1) dalam air sumur meningkat secara nyata terhadap waktu (P=0,049). Kadar Ca (mg L-1) dalam air sumur meningkat secara nyata terhadap waktu (P=0,001). Pada daerah yang jarang mengalami hujan asam intensitas tinggi pH air hujan cenderung meningkat. Perubahan kadar Fe dalam air sumur tak dapat dijelaskan dengan proses pelindian asam, sedangkan kadar Ca dalam air sumur menurun dan berkorelasi lemah terhadap pH air hujan (r=0,56).
