1.1. Latar Belakang
Hujan asam terjadi akibat polutan udara khususnya gas sulfur oksida (SOx) dan gas nitrogen oksida (NOx). Polutan ini bersumber dari alam maupun dari aktivitas manusia (antropogenik) seperti pembakaran batubara dan minyak bumi yang mengandung sulfur pada berbagai kegiatan seperti kegiatan industri, kendaraan bermotor (transportasi) dan sebagainya. Hujan normal memiliki pH sedikit asam mencapai pH 5,65 akibat larutnya gas CO2
Kualitas air sumur dapat terpengaruh oleh kualitas air hujan terutama pada wilayah yang mengalami hujan asam secara terus menerus. Faktor-faktor lain seperti kondisi tanah juga ikut berpengaruh terhadap kualitas air sumur. Secara skematis pengaruh hujan asam terhadap kualitas air sumur dapat diilustrasikan seperti pada Gambar 1.
dalam air di atmosfir pada konsentrasi 350 ppm (Manahan, 2005). Dengan adanya polutan udara tersebut di atmosfir bereaksi dengan uap air membentuk asam sulfat dan asam nitrat sehingga menyebabkan pH air hujan rendah <5,65 dan disebut hujan asam (Menz dan Hans, 2004; Manahan, 2005). Dengan kata lain, hujan asam adalah air hujan yang memiliki pH <5,65. Hujan asam dapat menyebabkan kerusakan tanaman, kerusakan bangunan, pengasaman tanah dan air tanah, pelindian (leaching) logam dalam tanah, pengasaman air danau serta mempengaruhi makhluk hidup dalam air, dan dapat berpengaruh terhadap kualitas air sumur.
Wilayah Kabupaten Bogor memilki peluang cukup besar untuk mengalami hujan asam, karena Kabupaten Bogor berdekatan dengan Kota Jakarta dan Serpong Kabupaten Tangerang yang telah memilki intensitas hujan asam yang tinggi. Rata-rata pH air hujan di kedua kota ini cenderung menurun dari tahun ke tahun dan mencapai pH 4,63 pada tahun 2008 (Eanet, 2009). Selain dari itu aktivitas industri dan transportasi di wilayah Kabupaten Bogor memungkinkan menghasilkan polutan udara cukup tinggi yang dapat menyebabkan hujan asam.
Daerah Citeureup dan Cibinong Kabupaten Bogor merupakan wilayah industri, padat transportasi, dan berdebu. Studi kasus hujan asam di wilayah industri
Cibinong-Citeureup Kabupaten Bogor menunjukkan bahwa hujan asam terjadi dengan intensitas tinggi yaitu pH 4,7 terkonsentrasi pada daerah sekitar pusat industri dengan radius beberapa km, dan intensitas hujan asam semakin menurun dengan semakin jauh jarak dari pusat hujan asam sampai radius 10 km kemudian kembali normal (pH>5,6) (Sutanto et al., 2002). Hujan asam telah terjadi di Cisarua-Bogor dengan pH< 5,6 sejak 1989-2004 dengan frekuensi kejadian sebanyak 72% (Budiwati et al., 2006). Pengamatan air hujan di berbagai tempat di daerah Kabupaten Bogor menunjukkan bahwa kualitas air hujan memiliki pH rata-rata 5,09 (Diapari, 2009) artinya daerah Bogor cenderung mengalami hujan asam secara terus-menerus.
Penduduk di wilayah industri Cibinong-Citeureup Kabupaten Bogor umumnya memanfaatkan air sumur sebagai sumber air minum. Sumur-sumur yang dibuat oleh penduduk setempat adalah sumur dangkal dengan kedalaman antara 8-15 m. Jumlah penduduk yang memanfaatkan air sumur sebagai air minum mencapai 75,63% (BPS, 2008). Hujan asam secara terus menerus akan menyebabkan peningkatan kadar polutan dalam air khususnya kadar nitrat (NO3-) dan sulfat (SO4=
Gambar 1. Ilustrasi penurunan kualitas air sumur akibat hujan asam
) serta peningkatan kadar logam akibat pelindian logam dalam tanah yang selanjutnya masuk ke dalam sumur. Penurunan kualitas air sumur penduduk dapat terus berlanjut hingga melebihi ambang batas yang dipersyaratkan dan akan membahayakan kesehatan.
Polutan udara (SOx dan NOx)
Hujan Asam (HNO3 dan H2SO4)
Pengasaman tanah
Penurunan Kualitas Air sumur
Pelindian Logam dalam tanah
1.2. Perumusan Masalah
Hujan asam terus-menerus akan berpengaruh terhadap kualitas air sumur. Penurunan kualitas air sumur dapat dilihat melalui perubahan nilai beberapa parameter yaitu: kenaikan tingkat keasaman (penurunan pH), kenaikan kadar nitrat dan sulfat, serta kenaikan kadar logam akibat proses pelindian. Permasalahan yang muncul akibat hujan asam dan penurunan kualitas air sumur adalah:
1. Apakah hujan asam terjadi secara terus menerus dan apakah kualitas air sumur terus mengalami perubahan?
2. Sampai batas-batas mana atau seberapa luas area di wilayah penelitian mengalami beban hujan asam yang cukup tinggi (pH<5,0), dan bagaimanakah perubahan pola distribusi, luas area, dan intensitas hujan asam 3. Sudah sampai seberapa parahkah pengaruh hujan asam terhadap kualitas air
sumur penduduk
4. Sampai kapankah penduduk di wilayah penelitian masih dapat memanfaatkan air sumur sebagai sumber air minum secara aman.
1.3. Tujuan Penelitiaan
Tujuan penelitian secara umum adalah mempelajari penurunan kualitas air sumur sehubungan dengan hujan asam dengan studi kasus di wilayah industri Citeureup-Cibinong Kabupaten Bogor. Tujuan umum ini diperinci menjadi sub tujuan sebagai berikut:
1. Pemantauan hujan asam dan pemantauan kualitas air sumur serta memetakan distribusi spasial intensitas hujan asam.
2. Menentukan hubungan keasaman air hujan dan air sumur serta persamaan laju pengasaman air sumur dan peningkatan kadar nitrat dalam air sumur. 3. Menentukan persamaan peningkatan polutan logam Fe dan Ca dalam air
sumur, dan persamaan peningkatan logam Fe dan Ca akibat hujan asam. 4. Mengevaluasi kualitas air sumur tahun 2009 dan memprediksi kualitas air
sumur sebagai air minum di masa mendatang.
1.4. Kerangka Pemikiran penelitian
Untuk menjawab permasalahan dan mencapai tujuan penelitian yang telah diajukan tersebut dilakukan penelitian dengan kerangka penelitian yang diilustrasikan pada Gambar 2. Penelitian ini adalah penelitian survey lapangan yaitu meliputi kegiatan pengumpulan sampel air hujan dan air sumur, pengukuran parameter penting di laboratorium, pengolahan data dan interpretasi.
Data kualitas air hujan diamati sebanyak 5 kali dalam kurun waktu 11 tahun. Dengan data ini dicari pola kecenderungan perubahan kualitas air hujan khusunya untuk parameter penting penyebab hujan asam (pH, NO3-, SO4=). Data keasaman air hujan dalam setiap kurun waktu pengamatan di buat plot dan dilakukan overlay terhadap peta lokasi sehingga diperoleh peta isopleth pH, kemudian seluruh peta isopleth pH dilakukan overlay untuk mendapatkan/mengidentifikasi daerah mana saja yang mengalami hujan asam intensitas tinggi secara terus menerus.
Data kualitas air sumur diamati sebanyak 5 kali dalam kurun waktu 11 tahun. Dengan data ini dicari persamaan matematik yang sesuai mengenai kecenderungan perubahan kualitas air sumur khususnya untuk parameter kualitas air penting penyebab penurunan tingkat keasaman air sumur (pH, NO3-, SO4=) dan parameter logam (Ca2+ dan Fe3+) hasil pelindian sebagai akibat penurunan tingkat keasaman.
Data kualitas air hujan dan air sumur selama 5 kali pengamatan pada beberapa parameter diuji korelasinya untuk mengetahui pengaruh kualitas air hujan terhadap kualitas air sumur. Korelasi dilakukan untuk setiap parameter air sumur terhadap pH air hujan, kadar nitrat dan sulfat antara air sumur terhadap pH air hujan, serta kadar logam dalam air sumur terhadap pH air hujan. Selanjutnya pola perubahan kualitas air hujan didekati dan dibahas dengan pola perubahan kualitas air sumur untuk mendapatkan persamaan matematik yang menggambarkan hubungan antara kualitas hujan asam dan kualitas air sumur, atau ketergantungan kualitas air sumur terhadap kualitas air hujan pada daerah yang mengalami hujan asam intensitas tinggi (pH<5,0) secara terus menerus.
HUJAN ASAM
Uji Korelasi kualitas air hujan – air sumur
pH NO3=
SO4=
Ca2+ Fe3+
Polutan asam: NOx, SOx
AIR SUMUR Analisis kualitas air (Th 1999) Analisis kualitas air (Th 2001) Analisis Kualitas air (Th2006) Analisis Kualitas air (Th2008)
Trend perubahan kualitas air sumur (Model Matematik)
Trend perubahan kualitas air hujan (Model matematik)
Persamaan laju penurunan kualitas air sumur di wilayah industri
Pola distribusi hujan asam
Analisis kualitas air (Th 1999) Analisis kualitas air (Th 2006) Analisis kualitas air (Th 2008) Analisis kualitas air (Th 2001) Analisis kualitas air (Th 2009) Analisis Kualitas air (Th2009)
1.5. Novelty
Penelitian yang berkaitan dengan hujan asam dan kualitas air sumur telah banyak dilakukan, baik penelitian yang bersifat survey/monitoring di lapangan, simulasi atau percobaan di laboratorium, dan modeling. Tabel 1 memperlihatkan penelitian yang pernah dilakukan dan erat dengan penelitian ini.
Tabel 1. Penelitian – penelitian yang berhubungan dengan air hujan dan air sumur sebelumnya
Tahun Peneliti Judul penelitian Keterangan 1991 Husin et al. Studi Tingkat Pencemaran Udara
dan Hujan Asam di Daerah Bogor
Kualitas air hujan, distribusi dan frekuensi /kejadian hujan asam di Kota Bogor (survey lapangan)
1995 Komala et al. Pemeriksaan kualitas air sumur di wilayah industri Cibinong – Citeureup Bogor ditinjai dari sifat fisika-kimia dan mikrobiologi.
Hasil penelitian berupa diskripsi kualitas air sumur (survey lapangan)
2000 Sutanto et al. Pemeriksaan kualitas air hujan di wilayah Cibinong-Citeureup Bogor,
Deskripsi kualitas air hujan nitrat dan sulfat (survey lapangan) 2001 Cosby et al. Modelling the effects of acid
deposition-fefteen years of MAGIC: refinements, adjustment and inclusion of nitrogen dynamic
Prediksi keasaman tanah dan air tanah (modelling)
2002 Iryani A Pengaruh pencemaran udara terhadap kualitas air sumur penduduk (studi kasus air sumur penduduk wilayah industri Cibinong-Citeureup, kab. Bogor, Jawa Barat)
Pola kecenderungan perubahan kualitas air dengan program linier (survey lapangan)
2002 Sutanto et al. Profil hujan asam di wilayah industri Citeureup-Cibinong Bogor
Perubahan pH air hujan vs lama waktu hujan (survey lapangan)
2003 Jakub & Pavel
Modelling long-term changes in stream water and soil chemistry in catchment with contrasting vulnerability to acidification
Model recovery keasaman dengan MAGIC
(modelling)
2003 Holmberg Modelling studies on soil-medicated respons to acid deposition and climate variability
Model dynamic soil acidification (modelling)
Tahun Peneliti Judul penelitian Keterangan
2004 SARPEDAL Pemantauan Kualitas Hujan Asam Pemeriksaan kualitas air hujan (survey lapangan) 2007 Sutanto &
Iryani
Kualitas Air Hujan Sebagai Indikator Tingkat Pencemaran Udara di Kota Bogor,
Peta isopleth pH dan status hujan asam kota Bogor (survey lapangan) 2007 Liao et al. Effects of Acid Rain on
Competitive Releases of Cd, Cu, and Zn from Two Natural Soils and Two Contaminated Soils in Hunan, China.
Percobaan leaching kolom tanah dengan simulasi pH 4,2 dan 3,8 hujan (percobaan laboratrorium)
Novelty atau kebaruan penelitian ini yaitu suatu hasil studi yang menjelaskan perubahan kualitas air sumur penduduk hubungannya dengan perubahan intensitas hujan asam di wilayah industri. Kebaruan penelitian meliputi aspek teknis, dan luaran yang dihasilkan dibandingkan dengan penelitian sebelumnya.
Penelitian yang bersifat survey lapangan telah dilakukan sebagaimana disajikan pada Tabel 1 tersebut umumnya fokus pada permasalahan kualitas air hujan saja, atau permasalahan kualitas air sumur saja. Penelitian-penelitian ini hanya menyajikan data dan membahas secara deskriptif. Hanya ada satu penelitian yang menggabungkan aspek air hujan dan air sumur namun dihitung menggunakan persamaan linier. Penelitian penelitian yang bersifat percobaaan di laboratorium yaitu percobaan pelindian menggunakan kolom ukuran kecil dan ketinggian kolom kurang dari satu meter dengan metoda alir kebawah (discending). Penelitian dengan modelling bersifat parsial yaitu terfokus pada salah satu atau beberapa parameter kualitas air saja.
Penelitian disertasi: “Hujan Asam dan Penurunan Kualitas Air Sumur di Wilayah Industri (Studi Kasus di Wilayah Industri Cibinong-Citeureup Kabupaten Bogor)” ini adalah suatu penelitian survey lapangan yang mengintegrasikan antara penelitian kualitas air hujan dan kualitas air sumur dengan menerapkan persamaan non linier dalam menentukan pola perubahan kualitas air keduanya. Penelitian ini tidak sama dengan penelitian sebelumnya, baik dari segi aspek yang diteliti, aspek teknis, dan luaran (output) penelitian. Penelitian ini didukung dengan penelitian pendahuluan yaitu simulasi di laboratorium dengan kolom pelindian berukuran
cukup besar, diameter 3 inchi dan ketinggian kolom 130 cm dengan metoda alir ke atas (ascending) dengan tiga variasi pH yaitu 4,5; 4,0; dan 3,5.
