Pemodelan Sirkulasi Air Laut Dan Penyebaran Logam Berat Cadmium
(Cd) di Kolam Pelabuhan Tanjung Priok
Mutiara R. Putridan Dadang K. Mihardja
Program Studi Oseanografi, Jurusan Geofisika & Meteorologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Teknologi Bandung
Diterima tanggal 3 Maret 1999, disetujui untuk dipublikasikan 30 April 1999
Abstrak
Dalam studi ini digunakan model matematika yang terdiri dari model hidrodinamika dan model transpor polutan dua dimensi horisontal (2D depth avaraged model). Gaya penggerak arus yang ditinjau dalam model adalah pasang surut, angin monsoon, dan aliran sungai. Faktor yang diperhatikan pada model transport zat pencemar adalah adveksi akibat arus, difusi turbulen, dan sumber pencemar logam berat cadmium (Cd). Asumsi yang diberlakukan pada model adalah sumber pencemar hanya berasal dari sungai dengan beban limbah konstan dan zat pencemar merupakan zat yang persisten (reaksi kimiawi dan proses pengurangnya akibat aktifitas biologi dianggap nol).
Hasil simulasi menunjukkan bahwa di perairan Pelabuhan Tanjung Priok sebaran logam berat cadmium bergerak sesuai pola arus dan konsentrasinya telah melampaui ambang batas. Tingkat ketelitian model rata-rata pada penelitian ini berkisar antara 50 hingga 60%.
Kata Kunci: Hidrodinamika dan Transpor Model, Cadmium, Ambang Batas, Kolam Pelabuhan
Abstract
In this study we had been used mathematical model that consist of hydrodynamics and pollutant transport two dimensional depth avaraged models. The driven forces of current that considered in the hydrodynamics model are tidal, monsoon wind, and river discharges. The factors that considered in the waste transport model are advection by current, turbulence diffusion, and load waste sources of cadmium (Cd). The model assumtions are constantly load waste from rivers and persistent waste (chemical reactions and degradation by bioactivities are assumed zero).
Simulation results show that in Tanjung Priok harbour the distributions of cadmium follow the current pattern and the consentrations has been over ambient which allowed. The average accuracy of model in this study is about 50 to 60%.
Keywords : Hydrodynamics and Transport Model, Cadmium, Ambient, Harbour Canal
1. Pendahuluan
Teluk Jakarta merupakan kawasan lalu lintas pelayaran dari dan/atau menuju ke Pelabuhan Tanjung Priok di ibu kota negara Indonesia, Jakarta. Perairan Pelabuhan Tanjung Priok menurut berbagai pengukuran semakin merosot kualitasnya, sebagian besar oleh minyak dan bahan-bahan anorganik, yaitu logam berat1,2). Kegiatan pelayaran, industri, perkantoran, dan pemukiman memberikan distribusi limbah yang cukup besar. Ini tentu sangat merugikan jika dibiarkan. Pada akhirnya pencemaran di Pelabuhan Tanjung Priok ini akan memperngaruhi perairan Teluk Jakarta secara umum. Salah satu komponen dalam penanganan masalah pencemaran adalah penyediaan informasi tentang keadaan perairan, beban pencemaran yang masuk, dan distribusinya di perairan tersebut. Informasi tersebut dapat diperoleh melalui pemantauan terus menerus di lapangan yang memerlukan biaya besar dan simulasi komputer dengan menggunakan model matematika yang memerlukan biaya lebih murah.
Badan Pengendalian Dampak Lingkungan (BAPEDAL) melalui Proyek Pengelolaan dan Pengendalian Pencemaran Lingkungan1) hanya dapat memberikan pola arus hipotetik di dalam kolam pelabuhan sebagai studi awal untuk melihat pola arus di kolam pelabuhan. Pada titik-titik tertentu dilakukan sampling parameter kualitas air pada bulan Oktober/November 1993. Tidak dijelaskan secara detail bagaimana sampling dilakukan. Dari hasil pengamatan tersebut salah satu yang dapat disimpulkan adalah pencemaran logam berat cadmium (Cd) di Pelabuhan Tanjung Priok telah melampaui ambang batas yang diperbolehkan, yaitu 0,01 mg/l sesuai dengan UU no.4 tentang Ketentuan-Ketentuan Pokok Pengelolaan Lingkungan Hidup. Namun hasil penelitian tersebut belum dapat memberikan gambaran secara detail setiap waktu dan setiap ruang di dalam kolam pelabuhan.
Pada penelitian ini disimulasikan model hidrodinamika dan model transpor polutan di perairan Pelabuhan Tanjung Priok (Gambar 1). Sumber polutan logam berat cadmium yang mungkin masuk ke dalam perairan ini berasal dari muara sungai, kegiatan bongkar muat barang, kegiatan pencucian kapal, dan kegiatan lainnya. Karena keterbatasan data yang ada sebagai masukan model, maka sumber polutan diasumsikan hanya berasal dari tiga buah muara sungai, yaitu Sungai Japat, Sungai Legoa, dan Sungai Kresek. Namun
Gambar 1 Daerah Studi Pelabuhan Tanjung Priok, Jakarta Utara (Sumber : Perum Pelabuhan II Tanjung Priok, 1993)
Gambar 2 Perbandingan Elevasi Pasang Surut antara Hasil Simulasi dengan Prediksi Pasang Surut di Tanjung Priok.
demikian diharapkan dapat diperoleh gambaran yang lebih detail mengenai sirkulasi air laut dan penyebaran logam berat cadmium di lokasi tersebut.
2. Pemodelan Hidrodinamika Dan Transpor Polutan 2-D Mendatar 2.1. Model Hidrodinamika 2-D Mendatar
Sirkulasi air di suatu perairan dapat dijelaskan dengan persamaan hidrodinamika laut. Perairan Teluk Jakarta adalah perairan dangkal yang mengalami percampuran sempurna secara vertikal sehingga perairannya dianggap perairan barotropik. Dengan asumsi tersebut penggunaan persamaan hidrodinamika dua dimensi mendatar cukup mewakili kondisi di perairan tersebut. Efek angin permukaan dalam model ini diasumsikan sampai dengan dasar laut.
Persamaan model yang hendak ditinjau terdiri dari persamaan kekekalan massa dan momentum, yang dapat dirumuskan dalam bentuk transpor3) sebagai berikut:
Persamaan Momentum: ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ζ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ λ U t U H U x V H U y gH x rU U V H A U x V x w w w H x x y + + + + + − ⎡ + ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = + 2 2 2 2 2 2 2 2 2 (1) ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ζ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ λ V t U H V x V H V y gH y rV U V H A U y V y w w w H y x y + + + + + − ⎡ + ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ = + 2 2 2 2 2 2 2 2 2 (2) Persamaan Kontinuitas: ∂ζ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ t U x V y + + =0 (3)
dimana : AH adalah koefisien turbulensi horisontal [m2/detik], g percepatan gravitasi
[m/detik2], H = h+ζ adalah kedalaman aktual [m], h kedalaman perairan yang diukur dari duduk tengah (mean sea level) ke dasar laut [m], r koefisien gesekan dasar, t parameter waktu [detik], U transpor arah - x = u
z h z
dz =−
=
∫
ζ [m2/detik], u kecepatan arah - x [m/detik],V transpor arah - y = v dzz h z
=− =
arah-x [m/detik], wy kecepatan angin arah-y [m/detik], x koordinat arah barat-timur, y
koordinat arah utara-selatan, λ koefisien gesekan angin permukaan, dan ζ adalah elevasi muka laut [m].
Persamaan tersebut diselesaikan secara simultan dengan metode numerik semi implisit dua langkah3). Kondisi awal simulasi dalam model ini dianggap perairan yang ditinjau dalam keadaan tenang4).
Pada batas terbuka diberikan nilai elevasi yang berupa data masukan, yang diperoleh dari perhitungan pasang surut harmonik. Pada batas tertutup di sepanjang garis pantai digunakan syarat kondisi semi slip. Kecepatan tegak lurus bidang batas sama dengan nol, sedangkan kecepatan singgung dihitung. Asumsi yang digunakan garis pantai tidak mungkin dilalui massa air dan tidak ada daratan yang digenangi atau tersingkap akibat kenaikan atau penurunan muka air laut3).
2.2. Persamaan Transpor Polutan Cadmium 2-D Mendatar
Model transpor polutan Cadmium didasarkan pada persamaan transpor zat terlarut dalam air yang dimodifikasi untuk menghitung material sumber dan sink, serta interaksi faktor lainnya dalam kolom air.
Secara umum dalam bentuk persamaan transpor dua dimensi mendatar dapat dituliskan sebagai berikut4-7):
∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ C t u C x v C y K C x K C y S R x y + + = 22 + 22 + + (4)
dimana : C adalah konsentrasi polutan Cadmium [mg/l], S suku sumber, R suku reaksi kimiawi, sedangkan Kx dan Ky adalah koefisien dispersi horisontal arah-x dan arah-y. Suku sumber
tambahan yang masuk ke perairan yang ditinjau, yang dihitung sebagai berikut:
S W
Qs
= (5)
dimana W adalah beban limbah dan Qs adalah debit sungai.
Asumsi yang digunakan pada persamaan (4) adalah efek difusi molekuler tidak berarti signifikan bila dibandingkan dengan efek difusi turbulensi, secara vertikal dianggap telah terjadi percampuran turbulen dengan sempurna sehingga konsentrasi polutan terlarut sempurna dalam badan air. Polutan logam berat cadmium tidak ada yang mengendap dan
tidak ada penambahan konsentrasi dari udara, sehingga dapat dianggap tidak terjadi reaksi
kimiawi8). Kalaupun ada perubahan akan terjadi dalam jangka waktu yang lama
(persistent).
Untuk menyelesaikan persamaan transpor polutan secara numerik digunakan metode eksplisit arah hulu (upstream)4). Pada batas terbuka gradien polutan dianggap sangat kecil, sehingga dapat diabaikan. Pada garis pantai atau batas tertutup dianggap tidak ada massa air dan polutan yang melaluinya, sehingga tidak ada konsentrasi polutan pada grid tersebut.
2.3 Desain Model
Simulasi hidrodinamika dilakukan secara bertahap mulai dari model besar yang meliputi seluruh perairan Teluk Jakarta hingga model kecil yang meliputi daerah Pelabuhan Tanjung Priok dengan menggunakan teknik model sarang (Fitriyanto, 1993). Luas daerah model kecil adalah 5,25 km x 3,7 km (lihat gambar 1) dengan lebar grid arah-x dan arah-y (∆x dan ∆y) 50 meter. Parameter hidrodinamika yang digunakan langkah waktu (∆t) 60 detik, AH = 8.0 m2/detik, λ di dalam pelabuhan 5x10-5, sedangkan di luar
pelabuhan = 10-4, r = 0.012. Penggunaan parameter-parameter tersebut masih berdasarkan uji coba untuk mendapatkan hasil yang terbaik, yaitu yang mendekati keadaan dilapangan.
Simulasi sebaran logam berat cadmium (Cd) dilakukan hanya pada model kecil selama 15 hari, yang meliputi kondisi pasang surut purnama hingga pasang surut perbani. Skenario simulasi yang dilakukan adalah :
• pada saat angin barat yang dianggap dapat mewakili kondisi musim barat. Di perairan Teluk Jakarta umumnya terjadi pada bulan Desember hingga Februari.
• pada saat angin utara yang dianggap dapat mewakili kondisi musim peralihan. Di
perairan Teluk Jakarta umumnya terjadi pada bulan Maret hingga Mei untuk musim peralihan dari musim barat ke musim timur dan pada bulan September hingga November untuk musim peralihan dari musim timur ke musim barat.
• pada saat angin timur yang dianggap dapat mewakili kondisi musim timur. Di perairan Teluk Jakarta umumnya terjadi pada bulan Juni hingga Agustus.
Sumber polutan dianggap hanya berasal dari tiga buah muara sungai seperti disebutkan pada bagian pendahuluan. Debit sungai dan beban limbah diasumsikan konstan
dan kontinu setiap waktu, kecuali pada kasus perhitungan waktu kuras (flushing time) beban limbah (lihat Tabel 1) hanya dibuang satu kali pada saat awal simulasi. Tujuan dari perhitungan waktu kuras ini adalah untuk mengetahui berapa lama polutan dapat dibilas oleh adanya arus yang disebabkan oleh pasang surut, debit sungai, dan angin di muara-muara sungai tersebut jika tidak terjadi penambahan polutan.
Sebagai nilai awal konsentrasi logam berat cadmium di seluruh perairan Pelabuhan Tanjung Priok adalah 0,005 mg/l. Nilai ini diambil dari hasil pengamatan P3O LIPI tahun 1975 untuk perairan Teluk Jakarta. Dalam hal ini diasumsikan bahwa pengamatan tahun 1975 dapat mewakili kondisi perairan sebelum konsentrasi cadmium dari mulut sungai masuk ke kolam pelabuhan. Koefisien dispersi diambil konstan (Kx = Ky) sebesar 5,0
m2/detik berdasarkan pada koefisien yang pernah digunakan pada penelitian sebelumnya6). Tabel 1. Data Debit Sungai dan Beban Limbah Logam Berat Cadmium (Cd)
MUARA SUNGAI BEBAN LIMBAH
(gr/detik) DEBIT (m3/detik) JAPAT 0,236 10,725 LEGOA 0,096 2,250 KRESEK 0,985 36,460 3. Analisis
3.1. Hasil Verifikasi dan Data Pengamatan
Dari hasil simulasi hidrodinamika elevasi pasang surut di Tanjung Priok menunjukkan tipe harian tunggal, seperti halnya dengan data pengamatan. Tidak terdapat perbedaan fasa, namun terdapat perbedaan amplitudo sebesar 6 cm (lihat gambar 2).
Berdasarkan data pengamatan oleh P4L Jakarta (1990) yang ada di Muara Sungai Kresek kecepatan arus pada saat pasang adalah 0.34 m/detik dan saat surut 0.38 m/detik. Hasil simulasi kecepatan arus di lokasi tersebut 0.30 m/detik saat pasang dan 0.39 m/detik saat surut. Data pengamatan konsentrasi logam berat cadmium (tidak disebutkan kondisi pasang surutnya) di Muara Sungai Japat 0.007 mg/l, di Muara Sungai Kresek 0.02 mg/l, sedangkan di Muara Sungai Legoa tidak terdapat data pengamatan. Hasil simulasi saat musim peralihan di Muara Sungai Japat 0.0072 mg/l saat surut dan 0.01545 mg/l saat pasang, di Muara Sungai Kresek konsentrasi cadmium 0.0075 mg/l saat surut dan 0.02075
mg/l saat pasang, sedangkan di Muara Sungai Legoa 0.0163 mg/l saat surut dan 0.03065 mg/l saat pasang.
Perbandingan antara data hasil pengamatan yang dilakukan pada bulan Oktober/Nopember 1993 oleh P4L, Jakarta dan hasil simulasi logam berat cadmium di lokasi tertentu (gambar 1) dapat dilihat secara grafik pada gambar 3.a dan 3.b atau secara detail pada tabel 2. Tingkat ketelitian model yang dihitung berdasarkan perbandingan antara data dan hasil simulasi (musim timur, musim peralihan, dan musim barat) di muara sungai berkisar antara 60 hingga 70%. Khusus di lokasi H, di daerah dekat muara sungai Kresek, tampak kesesuaian antara data dan hasil simulasi pada musim timur dan musim barat hingga lebih dari 90%. Namun di lokasi-lokasi yang jauh dari muara sungai sangat tampak ketidaksesuaiannya terhadap data, dimana prosentase ketelitiannya hanya 10 hingga 30%.
Tabel 2. Perbandingan Konsentrasi Logam Berat Cadmium (mg/l) Antara Data dan Hasil Simulasi
Lokasi Data Hasil Simulasi Keterangan
Oktober /November 1993
Musim Timur Musim
Peralihan
Musim Barat
Pasang Surut Pasang Surut Pasang Surut Pasang Surut
A 0,01875 0,01625 - - - Tidak termasuk daerah model B 0,02500 0,01875 0,00620 0,00605 0,00500 0,00500 0,01630 0,01565 C 0,02500 0,04000 0,00575 0,00570 0,00500 0,00500 0,00565 0,00560 D 0,02625 0,05625 0,00620 0,00610 0,00500 0,00500 0,00560 0,00555 E 0,03125 0,05375 0,00615 0,00605 0,00500 0,00500 0,00560 0,00550 F 0,02750 0,03375 0,01345 0,01225 0,00500 0,00500 0,02220 0,02000 G 0,03500 0,04125 0,02065 0,01960 0,00500 0,00500 0,01005 0,00985 H 0,02875 0,02375 0,02460 0,02380 0,00500 0,00500 0,02140 0,01525 K 0,01500 0,04625 0,00500 0,00500 0,00500 0,00500 0,00500 0,00500 1 0,01750 0,05000 0,00640 0,00655 0,00500 0,00500 0,00520 0,00705 2 0,01250 0,05125 0,00500 0,00575 0,00500 0,00500 0,00500 0,00500 3 0,02000 0,02000 0,00500 0,00500 0,00500 0,00500 0,00500 0,00500 4 0,01625 0,01625 0,00500 0,00500 0,00500 0,00500 0,00500 0,00500 5 0,02250 0,05875 0,00500 0,00505 0,00500 0,00500 0,00625 0,00645 6 0,03375 0,06125 0,00760 0,00690 0,00500 0,00500 0,00625 0,00635 S. Japat 0,00700 0,00700 0,01645 0,02010 0,01175 0,00670 0,01660 0,01660
S. Legoa - - 0,03550 0,03230 0,02200 0,01350 0,03560 0,03560 Tidak ada
Data Pengamatan
GRAFIK PERBANDINGAN ANTARA DATA DAN SIMULASI Saat Pasang 0.000 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050 0.060 A B C D E F G H K 1 2 3 4 5 6 S. J apat S. Legoa S. K r es ek Lokasi Konsentrasi Cd (mg/l)
Data Sim . M. Tim ur Sim . M. Peralihan Sim . M. Barat
Gambar 3.a Perbandingan Antara Data dan Hasil Simulasi di Pelabuhan Tanjung Priok - Saat Pasang.
GRAFIK PERBANDINGAN ANTARA DATA DAN SIMULASI Saat Surut 0.000 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050 0.060 A B C D E F G H K 1 2 3 4 5 6 S. Japat S. Legoa S. K r esek Lokasi Konsentrasi Cd (mg/l )
Data Sim. M. Timur Sim. M. Peralihan Sim. M. Barat
Perbedaan-perbedaan tersebut dapat disebabkan karena dalam pemodelan ini diasumsikan bahwa sumber polutan besarnya konstan dan hanya berasal dari muara-muara sungai saja, sedangkan pada kenyataannya besar polutan tidak akan konstan dan terdapat sumber lain yang memberikan input lebih besar, misalnya adanya pencucian kapal dan kegiatan bongkar muat barang, dan sebagainya. Hal terpenting lainnya adalah konsentrasi logam berat cadmium yang terukur pada bulan Oktober/November 1993 di perairan tersebut adalah konsentrasi yang telah terakumulasi sejak puluhan tahun sebelumnya, sedangkan nilai awal yang digunakan untuk simulasi diambil dari data yang ada yaitu tahun 1975 dan simulasi hanya dilakukan selama 15 hari. Sampel air mungkin hanya diambil di lapisan permukaan, sedangkan pada pemodelan dilakukan perata-rataan terhadap kedalaman. Distribusi vertikal konsentrasi cadmium di perairan tersebut belum diperhatikan dalam pemodelan ini.
Sebagai studi awal ini memang keakuratan model belum sepenuhnya dapat dibandingkan terhadap data pengamatan. Pada tahap selanjutnya dapat dilakukan simulasi yang lebih lama dan pengamatan lapangan secara detail, sehingga uji keakuratan model dapat dilakukan. Namun pada studi awal ini diharapkan akan dapat diperoleh gambaran mengenai pola arus dan distribusi konsentrasi cadmium di dalam kolam pelabuhan sebagai berikut:
3.2. Pola Arus dan Sebaran Logam Berat Cadmium (Cd)
Pola arus di dalam kolam Pelabuhan Tanjung Priok lebih dipengaruhi oleh pasang surut dan morfologi pelabuhan dibandingkan pengaruh musim atau angin. Pengaruh morfologi pelabuhan terhadap pola arus untuk simulasi tanpa angin, musim barat, dan musim timur hampir sama. Hal ini dapat dilihat di sisi timur dan sisi barat pelabuhan. Arus berbalik arah dengan kecepatan yang lebih kecil karena tertahan oleh penahan gelombang. Di kolam-kolam pelabuhan arus berbalik dari sisi yang satu ke sisi lainnya mengikuti pola arus pada umumnya. Di luar pelabuhan arus bergerak sepanjang penahan gelombang sesuai arah angin. Pada saat pasang purnama dan saat pasang perbani pola arus sama. Hanya saja saat pasang perbani magnitudo arus relatif lebih kecil dibandingkan saat pasang purnama.
Gambar 4.a Sirkulasi Arus Hasil Simulasi di Pelabuhan Tanjung Priok - Tanpa Angin; Saat Air Menuju ke Surut Purnama.
Gambar 4.b Sirkulasi Arus Hasil Simulasi di Pelabuhan Tanjung Priok - Tanpa Angin; Saat Air Menuju ke Pasang Purnama.
Gambar 5.a Pola Arus Hipotetik di Pelabuhan Tanjung Priok; Saat Air Surut. (Sumber : BAPEDAL, 1993)
Gambar 5.b Pola Arus Hipotetik di Pelabuhan Tanjung Priok; Saat Air Pasang. (Sumber : BAPEDAL, 1993)
Berdasarkan hasil simulasi untuk kondisi tanpa adanya angin saat air surut ke pasang purnama (gambar 4.a) arus masuk ke kolam pelabuhan melalui pintu masuk pelabuhan di sisi timur. Arus akibat debit sungai yang bermuara di pelabuhan tersebut diimbangi oleh arus pasang surut yang masuk ke arah sungai. Pada saat air pasang ke surut (gambar 4.b) arus keluar dari perairan pelabuhan. Kecepatan arus di muara sungai akibat debit sungai sangat dominan. Pola arus hasil simulasi ini lebih dapat memberikan gambaran detail dibandingkan dengan arus hipotetik yang dilakukan oleh BAPEDAL (gambar 5.a dan 5.b).
Pada saat bertiup angin barat (musim barat) dengan kecepatan rata-rata 2 m/detik, arus secara umum bergerak dari barat ke timur (gambar 6). Pada saat tersebut sebaran konsentrasi polutan mengikuti pola arus, yaitu ke arah timur (gambar 7). Saat surut polutan mulai menyebar keluar dari pintu timur pelabuhan. Konsentrasi di dalam kolam pelabuhan dan muara-muara sungai menjadi besar pada saat pasang.
Pada saat bertiup angin timur dengan kecepatan rata-rata 2 m/detik, arus secara umum bergerak dari timur ke barat (gambar 8). Sebaran polutan pun bergerak ke bagian barat pelabuhan (gambar 9).
Pada saat musim peralihan yang dianggap bertiup angin utara, arus di luar pelabuhan bergerak dari utara ke selatan, sedangkan pola arus di dalam kolam pelabuhan bervariasi sesuai dengan pola pasang surut dan morfologi pelabuhannya. Saat air pasang ke
surut di luar pelabuhan arus bergerak dari utara ke selatan. Di dalam pelabuhan arus ke luar dari kolam-kolam pelabuhan menuju ke pintu barat dan pintu timur pelabuhan. Akibat
morfologi pelabuhan terjadi turbulensi arus, sehingga arus melawan masuk ke muara Sungai Japat. Arus yang keluar dari kolam pelabuhan sebagian ke arah barat, sebagian ke arah timur. Arus yang bergerak ke arah timur menyebabkan arus masuk ke muara Sungai Legoa dan Sungai Kresek (gambar 10). Saat air surut ke pasang arus (gambar 11) bergerak dari utara ke selatan, masuk ke kolam-kolam pelabuhan. Arus yang masuk ke kolam-kolam pelabuhan memperbesar arus-arus yang masuk ke muara-muara sungai. Akibatnya sebaran polutan tidak tersebar luas. Simulasi ini dilakukan untuk kondisi awal yang sama dengan saat bertiup angin barat dan angin timur. Jika dilakukan dengan kondisi awal dari simulasi angin barat atau angin timur, maka sebaran polutan selama pergantian musim akan tampak
Gambar 6 Sirkulasi Arus di Pelabuhan Tanjung Priok - Angin Barat 2 m/detik; Saat Air Menuju ke Surut Purnama.
Gambar 7 Sebaran Logam Berat Cadmium di Pelabuhan Tanjung Priok - Angin Barat 2 m/detik; Saat Air Menuju ke Surut Purnama.
Gambar 8 Sirkulasi Arus di Pelabuhan Tanjung Priok - Angin Timur 2 m/detik; Saat Air Menuju ke Surut Purnama.
Gambar 9 Sebaran Logam Berat Cadmium di Pelabuhan Tanjung Priok - Angin Timur 2 m/detik; Saat Air Menuju ke Surut Purnama.
Gambar 10 Sirkulasi Arus di Pelabuhan Tanjung Priok - Angin Utara 2 m/detik; Saat Air Menuju ke Surut Purnama.
Gambar 11 Sirkulasi Arus di Pelabuhan Tanjung Priok - Angin Utara 2 m/detik; Saat Air Menuju ke Pasang Purnama.
lebih jelas. Akibatnya perbandingan antara hasil simulasi dan data pengamatan yang dilakukan oleh P4L pada bulan Oktober-November 1993 di muara-muara sungai hampir sama, sedangkan di daerah-daerah pengamatan lainnya masih jauh berbeda (lihat Tabel 2 dan uraian pada bagian 3.1). Perlu simulasi yang lebih lama agar polutan lebih tersebar dan ada akumulasi konsentrasi cadmium diwaktu sebelumnya, karena kontribusi hasil pengamatan di lapangan merupakan hasil akumulasi logam berat dalam waktu yang cukup lama.
3.3. Waktu Kuras (Flushing Time)
Model transpor polutan pada persamaan (4) disimulasikan dengan beban limbah atau suku sumber S diberikan hanya sesaat pada awal simulasi. Selanjutnya konsentrasi cadmium disebarkan sesuai pola arus hasil hidrodinamika dan didifusikan di kolam pelabuhan. Simulasi dihentikan ketika konsentrasi cadmium di kolam pelabuhan mencapai
orde 10-5 mg/l, dimana pada orde konsentrasi ini logam berat cadmium masih
diperbolehkan untuk berbagai kepentingan9). Pada kondisi ini perairan dapat dianggap dalam keadaan ‘bersih’.
Hasil simulasi tersebut menunjukkan penyebaran polutan logam berat cadmium di Pelabuhan Tanjung Priok mengalami perubahan dari waktu ke waktu. Satu jam setelah konsentrasi dibuang, polutan mulai menyebar hingga 200 m dari masing-masing muara sungai dengan konsentrasi rata-rata 0.0125 mg/l. Setelah tiga jam limbah dari Sungai Legoa konsentrasi menyebar hingga 300 m dengan konsentrasi rata-rata 0.0165 mg/l, namun di muara sungai lainnya kurang dari 300 m. Setelah lima jam penyebaran rata-rata polutan berkurang menjadi 0.01 mg/l di semua muara sungai. Setelah tujuh jam konsentrasi polutan diperairan tersebut sudah sangat kecil dan dapat dikatakan bersih. 4. Kesimpulan
a. Tingkat ketelitian model yang dihitung dari perbandingan antara hasil simulasi dan data pengamatan di daerah dekat sumber antara 60 hingga 90%, dimana ketelitian terbesar diperoleh di dekat daerah muara sungai Kresek, dan di daerah jauh dari sumber hanya 10-30%, sehingga rata-rata tingkat ketelitian model pada penelitian ini berkisar antara 50-60%.
b. Pola arus di kolam Pelabuhan Tanjung Priok lebih dipengaruhi oleh pasang surut dan morfologi pelabuhan. Hasil simulasi pola arus untuk kondisi tanpa angin dapat menjelaskan lebih detail pola arus hipotetik yang dilakukan oleh BAPEDAL.
c. Pola arus dan pasang surut sangat berperan dalam penyebaran logam berat Cadmium. Saat surut sebaran konsentrasi keluar dari pelabuhan, sebaliknya pada saat pasang konsentrasi tertahan di dalam pelabuhan. Pada musim barat konsentrasi cadmium terakumulasi di sisi timur pelabuhan, saat musim timur terakumulasi di sisi barat, sedangkan pada musim peralihan konsentrasi lebih tertahan di muara-muara sungai.
d. Dengan berbagai keterbatasan data masukan yang ada dan metode pemodelan yang
dilakukan dapat ditunjukkan bahwa konsentrasi logam berat cadmium di Pelabuhan Tanjung Priok telah melampaui ambang batas yang diperbolehkan, yaitu 0.01 mg/l2,9). Ucapan Terima Kasih
Hasil Penelitian Hibah Bersaing I yang berjudul “Pemodelan Kualitas Air : Kaji Kasus Sungai dan Estuari di Kawasan DKI Jakarta serta Teluk Jakarta”, yang dibiayai oleh Proyek Peningkatan Penelitian dan Pengabdian pada Masyarakat, Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Kebudayaan, Tahun 1992 - 1995.
Daftar Pustaka
1. Pusat Penelitian Lingkungan Hidup IPB dan Badan Pengendalian Dampak Lingkungan, "Pengendalian Pencemaran Pelabuhan", Proyek Pengelolaan dan Pengendalian Pencemaran Lingkungan, 1992.
2. Pusat Penelitian Lingkungan Hidup IPB dan Badan Pengendalian Dampak Lingkungan, “Studi Formulasi Pola/Model Pelabuhan Berwawasan Lingkungan”, Proyek Pengelolaan dan Pengendalian Pencemara Lingkungan, 1993/1994.
3. Fitriyanto, M.S., "Penerapan "Model Sarang" (Nested Model) Dalam Studi Hidrodinamika Perairan Pantai Suralaya, Serang, Jawa Barat", Thesis Jurusan Fisika ITB, 1993.
4. Putri, M.R., “Pemodelan Hidrodinamika dan Penyebaran Logam Berat Cadmium (Cd) di Pelabuhan Tanjung Priok”, Tugas Akhir Sarjana, Jurusan Geofisika dan Meteorologi ITB, 1994.
5. Fischer, HB. (ed.), "Transpor Model for Inland and Coastal Water", Proceedings of a Symposium on Predictive Ability, Academic Press, New York, 1981.
6. Mihardja, D.K., I.M. Radjawane, M.R. Putri, M. Ali, F. Harwati, P. Astuti, “Pemodelan Kualitas Air; Kaji Kasus Sungai dan Estuari di Kawasan DKI Jakarta serta Teluk Jakarta”, Laporan Akhir Penelitian Hibah Bersaing, 1994.
7. Mihardja, D.K., Supriyanto, M.S. Fitriyanto, H. Latief, “Model Matematis dan Simulasi Komputer Penyebaran Polutan di Teluk Jakarta”, Penelitian Sector Loan Th. 1989/1990 No. 169/P4M/DPPM/BD XXI/1989, Lembaga Penelitian ITB, 1990.
8. Othmer, Kirk, "Encyclopedia of Chemical Technology", Second Edition, vol.2s, 1953
9. UU no.4 tahun 1982 tentang Ketentuan-Ketentuan Pokok Pengelolaan Lingkungan
