4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengertian Air
Air merupakan seluruh air yang berada di atas permukaan tanah dan di bawah permukaan tanah. Sementara sumber air merupakan tempat air yang berada di atas dan dibawah permukaan, termasuk akuifer, mata air, sungai, rawa, danau, situ, waduk dan muara [3].
Kuantitas air di alam dengan jumlah yang relatif tetap pada umumnya lingkungan fisik sangat mempengaruhi seperti curah hujan, topografi dan macam-macam bebatuan. Sedangkan pada kondisi pencemaran air yang berpengaruh adalah lingkungan sosial seperti padatnya penduduk dan sosial [4].
2.2. Klasifikasi Mutu Air
Salah satu hasil alam yaitu air ialah sumber yang bisa diperbarui, namun karena dampak pertumbuhan penduduk, pembangunan suatu industri, peternakan, pertanian serta aktivitas lain yang menimbulkan sumber air menjadi tercemar [5]. Menentukan tingkatan mutu air dapat dilakukan dengan cara melihat kondisi sumber air pada waktu tertentu apakah kondisinya tercemar atau tidak, dengan melakukan perbandingan baku mutu yang sudah ditetapkan menurut Peraturan Pemerintah Nomor 22 Tahun 2021, menyebutkan bahwa mutu air dibagi berdasarkan klasifikasi menjadi empat kelas, yaitu:
1) Kelas satu : Sumber air yang dipakai untuk peruntukan air minum dan peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama.
2) Kelas dua : Sumber air yang dipakai untuk peruntukan sarana/prasarana rekreasi air, budidaya ikan air tawar, peternakan, serta kegiatan mengairi pertanaman, dan peruntukan lainnya yang mempersyaratkan mutu air yang sama.
3) Kelas tiga : Sumber air yang dipakai untuk peruntukan kegiatan pembudidayaan ikan air tawar, kegiatan peternakan, untuk mengairi pertanaman, dan peruntukan lainnya yang mempersyaratkan air yang sama.
5
4) Kelas empat : Sumber air yang dipakai sebagai peruntukan pengairan pada pertanaman dan peruntukan lainnya yang mempersyaratkan mutu air yang sama.
2.3. Pengertian Sungai
Sungai adalah tempat air alamiah ataupun buatan yang didalamnya terdapat jaringan pengaliran air serta air yang ada di dalamnya, dari hulu hingga muara, dengan bagian kanan dan kiri sungai yang dibatasi garis sempadan. Garis sempadan merupakan garis tak terlihat di kanan dan kiri sungai, garis ini ditentukan sebagai batas pelindung sungai [6]. Sungai merupakan tempat yang panjang diatas permukaan bumi sebagai lokasi mengalirnya air yang berasal dari air hujan. Sungai sendiri bisa dibagi menjadi tiga bagian, yaitu hulu sungai, tengah sungai dan hilir sungai [7].
2.4. Parameter Kualitas Air Sungai 2.4.1. Total Dissolved Solid (TDS)
Total Dissolved Solid (TDS) atau zat pada terlarut adalah partikel-partikel yang
berukuran lebih kecil dibanding dengan padatan tersuspensi. Bahan-bahan terlarut pada perairan alami tidak bersifat toksik, akan tetapi apabila kadarnya berlebihan bisa meningkatkan kekeruhan di dalam air yang menyebabkan cahaya matahari sulit masuk ke dalam air dan juga dapat berpengaruh terhadap proses fotosintesis di perairan [8].
Total Dissolved Solid (TDS) memiliki bermacam kandungan zat terlarut seperti zat
organik, anorganik maupun zat lain yang berdiameter < 10-3 µm dimana berada pada sebuah larutan yang terlarut dalam perairan [9].
2.4.2. Derajat Keasaman (pH)
Derajat keasaman atau pH adalah parameter kimia yang menggambarkan konsentrasi ion hidrogen di dalam perairan yang bisa berpengaruh terhadap reaksi kimia yang ada di dalam perairan. Untuk nilai pH yang rendah dikatakan dengan asam, sedangkan untuk nilai pH yang tinggi dikatakan dengan basa. Skala pH yaitu
6
dari 0 yang merupakan asam kuat hingga 14 yang merupakan basa kuat sementara nilai 7 sebagai nilai tengah sebagai nilai netral atau air murni [10].
2.4.3. Biochemical Oxygen Demand (BOD)
Biochemical Oxygen Demand (BOD) merupakan banyaknya oksigen yang
diperlukan oleh mikroorganisme anaerob pada perairan yang bertujuan untuk mengurai bahan organik pada ekosistem perairan dalam waktu lima hari [11]. Tingginya kadar BOD menggambarkan tingginya aktivitas mikroorganisme di dalam perairan,hal ini dapat menunjukkan tentang kadar bahan-bahan organik yang tidak terlarut walaupun tidak secara langsung [12].
Pemeriksaan kadar BOD dibutuhkan dalam penentuan beban pencemaran yang diakibatkan oleh limbah domestik atau industri serta untuk merancang sistem-sistem pengolahan biologis untuk menurunkan pencemaran pada perairan [13]. 2.4.4. Dissolved Oxygen (DO)
Dissolved Oxygen (DO) atau oksigen terlarut merupakan kebutuhan oksigen pada
mikroorganisme untuk kelangsungan hidupnya di dalam perairan. Dissolved
Oxygen (DO) berguna bagi mikroorganisme perairan melalui respirasi untuk
pertumbuhan, reproduksi dan kesuburan [14].
Dissolved Oxygen (DO) juga diperlukan bakteri untuk melakukan proses
penguraian untuk mengurai bahan-bahan organik. Jika kandungan bahan organiknya semakin tinggi pada perairan maka pada proses dekomposisi membutuhkan lebih banyak oksigen terlarut sehingga hal tersebut dapat membuat kandungan oksigen terlarut dalam perairan mengalami penurunan [15].
2.4.5. Ammonia
Ammonia adalah senyawa nitrogen yang pada saat kondisi pH nya rendah maka akan menjadi ion NH4. Ammonia dihasilkan dari limbah penduduk dan limbah pakan ikan. Ammonia di dalam perairan dapat diakibatkan dari nitrogen organik dan nitrogen anorganik yang berada di tanah dan air. Ammonia juga dapat diakibatkan dari pembusukan bahan organik oleh mikroba dan jamur [16].
7
Selain itu, Ammonia dalam air permukaan diakibatkan oleh adanya seni dan tinja, selain itu diakibatkan oleh oksidasi zat organik secara mikrobiologis. Sedangkan zat organik dapat diakibatkan dari alam atau banyaknya limbah industri dan penduduk [17].
2.5. Debit Sungai
Debit merupakan aliran laju air yang melalui suatu penampang sungai persatuan waktu. Dalam sistem satuan SI besarnya debit dinyatakan satuan meter kubik per detik (m3/s) [18]. Data debit sesaat diperlukan untuk pengendalian dan pemanfaatan air dalam berbagai macam keperluan [19]. Debit aliran dapat untuk memantau dan mengkaji neraca massa suatu daerah dengan melakukan pendekatan potensi sumber daya air permukaan [20].
2.6. Metode Pengambilan Sampel Air Permukaan
Metode pengambilan sampel air permukaan menggunakan pedoman sesuai dengan SNI 6989.57:2008.
2.6.1. Peralatan
1) Alat Pengambilan Sampel
a. Persyaratan alat pengambilan sampel
Alat pengambilan sampel memiliki beberapa syarat sebagai berikut: Alat terbuat dari bahan yang tidak mempengaruhi sifat
sampel.
Alat mudah dicuci dari sisa pengambilan sampel yang sebelumnya.
Sampel dapat dipindahkan ke wadah penampung tanpa ada sisa bahan tersuspensi di dalamnya.
Alat aman dan mudah untuk dibawa.
Alat memiliki kapasitas sesuai dengan tujuan pengujian. b. Jenis alat pengambilan Sampel
8
Alat pengambilan sampel sederhana
Alatnya yaitu ember plastik atau gayung plastik yang memiliki tangkai panjang juga dapat menggunakan botol plastik. Alat ini berfungsi untuk pengambilan air permukaan atau air sungai kecil yang yang tidak dalam atau relatif dangkal.
Alat pengambilan sampel pada kedalaman tertentu
Alat ini berfungsi untuk pengambilan sampel air pada kedalaman yang sudah ditentukan sebelum di sungai yang dalam, seperti danau atau waduk. Pada pengambilan sampel air di kedalaman tertentu bisa menggunakan tipe point sampler tipe vertikal dan bisa juga dengan tipe horizontal. Alat pengambilan sampel gabungan kedalaman
Alat ini berfungsi untuk mengambil sampel air pada sungai yang dalam, dimana sampel yang didapat adalah gabungan sampel air mulai dari permukaan sampai ke dasarnya. Alat pengambilan sampel otomatis
Alat ini berfungsi untuk mengambil sampel air dalam batas waktu tertentu yang pengambilannya dilakukan secara otomatis. Sampel yang didapat adalah sampel gabungan selama periode tertentu.
2) Alat Pengukuran Parameter Lapangan
Peralatan pengukuran lapangan adalah sebagai berikut: a. DO meter atau peralatan untuk metode Winkler. b. pH meter.
c. Termometer. d. Turbidimeter. e. Konduktometer.
9 3) Alat Pendingin
Alat pendingin digunakan sebagai tempat penyimpanan sampel pada suhu 4C±2C yang kemudian sampelnya akan dipakai untuk uji sifat fisika dan kimia.
4) Alat Ekstraksi
Alat ekstraksi merupakan corong pemisah yang berbahan gelas atau teflon yang transparan dan mudah memisahkan fase pelarut dari sampel.
5) Alat Penyaring
Alat penyaring terdapat pompa hisap atau pompa tekan yang bisa menahan saringan berpori dengan ukuran 0,45 m.
2.6.2. Wadah Sampel
Wadah sampel untuk penyimpanan sampel memiliki beberapa syarat sebagai berikut (SNI 6989.57:2008):
1) Wadah berbahan gelas atau bahan plastik Poli Etilen (PE), bisa juga dari bahan Poli Propilen (PP) ataupun bahan teflon (Poly Tetra Fluoro Ethylene, PTFE).
2) Penutup wadah kuat dan rapat.
3) Wadah dalam kondisi bersih dan tidak ada kontaminan. 4) Wadah tidak mudah pecah.
5) Wadah tidak terindikasi dengan sampel. 2.6.3. Lokasi dan Titik Pengambilan Sampel
Lokasi pengambilan sampel adalah sebagai berikut (SNI 6989.57:2008):
1) Sumber air alami, yaitu berada di daerah yang belum atau sedikit terjadi pencemaran.
2) Sumber air tercemar, yaitu berada pada daerah yang sudah tercemar limbah. 3) Sumber air yang dimanfaatkan, yaitu berada pada daerah penyadapan
sumber air.
10 2.7. Penentuan Status Mutu Air Sungai
Mutu air merupakan kondisi kualitas air yang pengukuran serta pengujiannya berdasarkan parameter pencemaran dengan metode yang sesuai berdasarkan peraturan perundang-undangan yang ditetapkan [21].
Status mutu air merupakan tingkatan kondisi mutu air yang menggambarkan suatu sumber air masuk dalam kategori cemar atau tidak dalam waktu tertentu yang dibandingkan dengan baku mutu air yang ditetapkan. Dalam menentukan status mutu air bisa dilakukan dengan 2 metode, yaitu metode Indeks Pencemaran (IP) dan metode STORET [21].
2.7.1. Metode Indeks Pencemaran (IP)
Indeks ini merupakan Indeks Pencemaran (Pollution Index) yang berfungsi untuk menentukan tingkatan pencemaran relatif terhadap parameter-parameter kualitas air yang diperbolehkan [22].
Indeks Pencemaran (IP) dipakai untuk suatu peruntukan, kemudian dikembangkan lagi untuk beberapa kegunaan bagi seluruh bagian perairan yang dapat memberikan saran serta masukan dalam mengambil keputusan agar bisa memberikan penilaian pada kualitas air dan melakukan tindakan untuk memperbaiki kualitas air karena adanya senyawa pencemar [21].
Jika Lij merupakan konsentrasi parameter kualitas air dalam Baku Peruntukan Air
(j), dan Ci merupakan konsentrasi parameter kualitas air (i) yang didapat dari hasil
analisis sampel air pada suatu lokasi pengambilan sampel di sungai, maka PIj
merupakan Indeks Pencemaran untuk peruntukan (j) yang merupakan kegunaan dari Ci/Lij [21].
PIj = (C1/L1j, C2/L2j,…,Ci/Lij)
Tiap nilai Ci/Lij menggambarkan pencemaran yang disebabkan oleh parameter
kualitas air. Nilai Ci/Lij = 1,0 merupakan nilai yang kritik, karena nilai ini
diharapkan dapat tercapai bagi suatu baku mutu peruntukan air. Jika Ci/Lij >1,0
untuk suatu parameter, maka konsentrasi parameter ini harus dikurangi atau dihilangkan, jika badan air dipakai untuk peruntukan (j). Pada model IP dipakai ……….……Persamaan (2-1)
11
bermacam parameter kualitas air, jadi pada penggunaannya diperlukan nilai rata-rata dari semua nilai Ci/Lij sebagai tolok ukur pencemaran, namun nilai tersebut
tidak ada artinya jika salah satu nilai Ci/Lij bernilai lebih besar dari 1. Maka indeks
ini harus masuk dalam nilai Ci/Lij yang maksimum.
PIj = {(Ci/Lij)R,(Ci/Lij)M}
Keterangan :
(Ci/Lij)R = nilai Ci/Lij rata-rata;
(Ci/Lij)M = nilai Ci/Lij maksimum.
Jika (Ci/Lij)R adalah ordinat dan (Ci/Lij)M adalah absis, jadi PIj adalah titik potong
dari (Ci/Lij)R dan (Ci/Lij)M dalam bidang yang dibatasi oleh kedua sumbu tersebut.
Gambar 2.1. Pernyataan Indeks untuk suatu Peruntukan (j) [21]
Pencemaran pada perairan akan tinggi pada suatu peruntukan (j) apabila nilai (Ci/Lij)R dan atau (Ci/Lij)M lebih besar dari 1,0. Ketika nilai maksimum Ci/Lij dan
nilai rata-rata Ci/Lij semakin besar, maka pencemaran suatu perairan pun akan
semakin besar. Jadi panjang garis dari titik asal hingga titik Pij disarankan sebagai
faktor yang mempunyai arti untuk menunjukkan tingkat pencemaran. 𝑃𝐼𝑗 = 𝑚 √(𝐶𝑖/𝐿𝑖𝑗)𝑀2 + (𝐶𝑖/𝐿𝑖𝑗)𝑅2
Keterangan :
m = faktor penyeimbang.
Keadaan Kritik berfungsi untuk menghitung nilai m.
……….………Persamaan (2-2)
12
PIj = 1,0 jika nilai maksimum Ci/Lij = 1,0 dan nilai rata-rata Ci/Lij = 1,0 maka
1,0 = m √(1)2+ (1)2
m = 1/√2, maka persamaan menjadi
𝑃𝐼𝑗 = √(𝐶𝑖/𝐿𝑖𝑗)𝑀2 + (𝐶𝑖/𝐿𝑖𝑗)𝑅2 2
Evaluasi terhadap nilai PI :
0 ≤ PIj ≤ 1,0 = memenuhi baku mutu (kondisi baik)
1,0 < PIj ≤ 5,0 = cemar ringan
5,0 < PIj ≤ 10 = cemar sedang
PIj > 10 = cemar berat
2.7.2. Metode STORET
Metode STORET adalah salah metode yang digunakan untuk penentuan status mutu air yang sudah banyak digunakan. Dengan menggunakan metode ini dapat diketahui parameter-parameter yang memenuhi atau sudah melampaui baku mutu air [21].
Untuk penentuan status mutu air dapat dilakukan dengan penggunaan sistem nilai dari US-EPA (Environmental Protection Agency) dengan menggolongkan mutu air dalam 4 kelas, yaitu [21]:
Kelas A : baik sekali, skor = 0 (memenuhi baku mutu) Kelas B : baik, skor = -1 s/d -10 (cemar ringan) Kelas C : sedang, skor = -11 s/d -30 (cemar sedang) Kelas D : buruk, skor ≥ -31 (cemar berat).
2.8. Tata Guna Lahan
Lahan merupakan tanah yang sudah ada kegunaannya dan ada yang memilikinya [23]. Lahan merupakan tempat tertentu yang memiliki batas-batas tertentu, sementara tanah merupakan bahan dari permukaan atau bawah permukaan bumi yang membentuk lahan [24].
13
Tata guna lahan merupakan serangkaian aktivitas menata, mengatur, peruntukan dan menggunakan tanah secara terencana untuk aktivitas manusia [24]. Sementara menurut Peraturan Pemerintah Nomor 16 Tahun 2004 tentang Penatagunaan Tanah, bahwa tata guna lahan merupakan pemilikan, pemakaian dan pemanfaatan tanah yang berbentuk konsolidasi kemudian dimanfaatkan dengan melalui pengaturan kelembagaan yang memiliki kaitan dengan pemanfaatan tanah yang berguna untuk kepentingan masyarakat secara adil.
2.9. Daya Tampung Beban Pencemaran Air
Daya tampung beban pencemaran air merupakan kemampuan air di suatu sumber air agar dapat menerima masuknya beban pencemaran tanpa menimbulkan tercemarnya air tersebut. Penetapan daya tampung adalah kegiatan dalam melaksanakan pengendalian pencemaran air dengan melakukan pendekatan kualitas air yang tujuannya untuk melakukan pengendalian pada zat pencemar yang masuk ke dalam sumber air dengan memperhatikan kondisi intrinsik sumber air dan baku mutu air yang telah ditentukan [25].
Menurut Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 110 Tahun 2003, penetapan daya tampung beban pencemaran secara ilmiah terdapat beberapa metode, yaitu: 2.9.1. Metode Neraca Massa
Metode neraca massa merupakan metode dalam menetapkan daya tampung beban pencemaran air yang memakai perhitungan neraca massa konsentrasi parameter-parameter sumber pencemaran. Model matematika yang memakai perhitungan neraca massa bisa dipakai dalam penentuan konsentrasi rata-rata aliran hilir sungai (down stream) yang asalnya dari sumber pencemar point sources dan non point
sources, perhitungan tersebut bisa juga digunakan pada penentuan persentase
berubahnya kecepatan air atau partikel yang masuk [26].
Apabila berbagai aliran bertemu menghasilkan aliran akhir, atau jumlah air dan massa konstituen dihitung secara terpisah, maka dapat digunakan analisis neraca massa untuk penentuan kualitas aliran akhir dengan perhitungan berikut [26].
𝐶𝑅 =
∑ 𝐶𝑖𝑥 𝑄𝑖
∑ 𝑄𝑖 =
∑ 𝑀𝑖
14 Keterangan:
CR = konsentrasi rata-rata konstituen untuk aliran gabungan (mg/l);
Ci = konsentrasi konstituen pada aliran ke-i (mg/l);
Qi = laju alir aliran ke-i (m3/s);
Mi = massa konstituen pada aliran ke-i.
Metode neraca massa ini juga dapat dipakai sebagai penentuan pengaruh erosi terhadap kualitas air yang terjadi selama tahap pelaksanaan proyek. Namun metode neraca massa ini hanya tepat dipakai untuk bagian-bagian yang konservatif atau bagian yang tidak berubah (tidak terurai, tidak hilang karena pengendapan dan penguapan, atau akibat kegiatan lain) selama proses pencampuran bekerja.
2.9.2. Metode Streeter-Phelps
Metode Streeter-Phelps adalah metode untuk menetapkan daya tampung beban pencemaran air pada sumber air yang memakai model matematik. Prinsip dasar dari pemodelan sungai merupakan penerapan neraca massa pada sungai dengan asumsi dimensi satu dan dalam kondisi tunak. [26].
Pemodelan Streeter-Phelps dibatasi pada dua fenomena ialah proses pengurangan oksigen terlarut yang diakibatkan oleh kegiatan bakteri dalam menguraikan bahan organik yang ada di perairan dan proses meningkatnya oksigen terlarut yang diakibatkan oleh turbulensi pada aliran sungai [26].
2.9.3. Metode QUAL2E
Metode QUAL2E adalah sebuah pemodelan kualitas air sungai yang sangat komprehensif. Tujuan penggunaannya untuk menyederhanakan suatu kejadian agar dapat diketahui kelakuan kejadian tersebut. Pada QUAL2E, dapat diketahui kondisi sepanjang sungai yaitu kondisi parameter DO dan parameter BOD, yang selanjutnya bisa melakukan tindakan pencegahan seperti industri yang ada di sepanjang sungai hanya boleh membuang limbahnya pada beban tertentu [26]. Program ini bisa digunakan pada kondisi tunak atau dinamik. Selain itu dapat mensimulasikan hingga mencapai 15 parameter dengan menyertakan perhitungan perairan yang tercemar [26].
15 2.10. Penelitian Terdahulu
Penelitian mengenai analisis pengaruh tata guna lahan terhadap daya tampung beban pencemaran air sungai didasarkan dengan penelitian terdahulu. Penelitian terdahulu yang menjadi acuan adalah sebagai berikut:
Tabel 2.1. Penelitian Terdahulu
No. Peneliti Judul Metode Hasil
1. Bambang Rahadi Widiatmono, Komang Della Pavita dan Liliya Dewi
Studi Penentuan Daya Tampung Beban Pencemaran Kali Surabaya dengan Menggunakan Metode Neraca Massa (2017) metode deskriptif dengan pendekatan kuantitatif.
Hasil penelitian menunjukkan titik III yang menjadi titik setelah mendapatkan masukan limbah, untuk parameter COD, DO, Nitrat, pH, dan Suhu diketahui sebesar 13,45 mg/L, 6,06 mg/L, 1,36 mg/L, 7,26 mg/L, 24,78 mg/L yang masuk dalam ambang batas yang ditentukan. Kali Surabaya tidak mempunyai daya tampung lagi untuk parameter BOD, TSS, dan Fosfat dengan hasil sebesar 11,57 mg/L, 152,13 mg/L, 0,37 mg/L.
2. Muhammad
Ridho
Daya Tampung Beban Pencemaran Organik Di Sungai Batang Arau Kota Padang Provinsi Sumatera Barat (2019)
metode observasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai BOD sebesar 4,3 mg/L dan nilai COD sebesar 17,7 mg/L. Berdasarkan baku mutu (PP. 82 tahun 2001), sungai dikategorikan sebagai tercemar dan mungkin tidak dapat menerima tambahan bahan organik. 3. Sri Aningrum,
Muchlis dan Novri Anggia Astari
Pengaruh Tata Guna Lahan Terhadap Kualitas Air Dan Daya Tampung Beban Pencemaran Selokan Mataram Yogyakarta
metode purposive sampling.
Hasil Korelasi tata guna lahan dengan kualitas air menunjukkan korelasi negatif diperoleh pH,suhu, BOD, COD dan TSS di persawahan serta suhu, BOD di pemukiman. Sedangkan hasil korelasi positif diperoleh pH, COD dan TSS di pemukiman. Status mutu air Selokan Mataram pada setiap segmen berkategori cemar ringan. Nilai perhitungan pada segmen 1 sebesar 4,32 segmen 2 sebesar 4,73, dan segmen 3 sebesar 4,57. Nilai indeks pencemaran berada antara 1,0 < Pij ≤ 5,0 berkategori cemar ringan. Hasil perhitungan daya tampung beban
16
pencemaran menunjukkan untuk parameter pH, COD dan TSS masih dalam ambang baku mutu ditentukan, sedangkan parameter suhu dan BOD sudah tidak memiliki daya tampung.
