bab iii teori dasar 3.1 hidrogeologi - digilib.itb.ac.id · pemodelan dan analisis kimia airtanah...
TRANSCRIPT
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
10
BAB III
TEORI DASAR
3.1 Hidrogeologi
Secara estimologi hidrogeologi berasal kata hidro yang berarti air dan geologi
berarti ilmu mengenai batuan. Hidrogeologi merupakan bagian dari hidrologi
yang mempelajari penyebaran dan pergerakan airtanah dalam tanah dan batuan di
kerak bumi (umumnya dalam akuifer). Hidrologi (berasal dari Bahasa Yunani:
Yδρoλoγια, Yδωρ+Λoγos, Hydrologia, "ilmu air") adalah cabang ilmu teknik sipil
yang mempelajari pergerakan, distribusi dan kualitas air di seluruh bumi,
termasuk siklus hidrologi dan sumber daya air.
3.1.1 Siklus Hidrologi
Siklus hidrologi adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari atmosfer
ke bumi dan kembali ke atmosfer melalui kondensasi, presipitasi, evaporasi
dan transpirasi.
Gambar 5. Siklus Hidrogeologi
(http://www.lablink.or.id/Env/Hidro/Siklus/air-siklus.htm)
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
11
Pemanasan air samudera oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus
hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu. Air berevaporasi, kemudian
jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, hujan es dan salju (sleet), hujan
gerimis atau kabut.
Pada perjalanan menuju bumi beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali
ke atas atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum
mencapai tanah. Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi terus bergerak
secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:
• Evaporasi/transpirasi (evapotranspiration) - Air yang ada di laut, di
daratan, di sungai, di tanaman dan sebagainya akan menguap ke angkasa
(atmosfer) kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air
(awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun
(precipitation) dalam bentuk hujan, salju dan es.
• Infiltrasi/Perkolasi ke dalam tanah (infiltration) - Air bergerak ke dalam
tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka
airtanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak
secara vertikal atau horizontal di bawah permukaan tanah hingga air
tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.
• Air Permukaan (run off) - Air bergerak di atas permukaan tanah dekat
dengan aliran utama dan danau, makin landai lahan dan makin sedikit
pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan
tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung
satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air
permukaan di sekitar daerah aliran sungai menuju laut.
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
12
Gambar 6. Precipitation, Runoff, Infiltration, Evaporation, Transpiration, Aquifer
Recharge
(www.state.nj.us/dep/njgs/enviroed/aqfrchrg.gif)
Air permukaan, baik yang mengalir maupun yang tergenang (danau, waduk,
rawa) dan sebagian air bawah permukaan akan terkumpul dan mengalir
membentuk sungai dan berakhir ke laut. Proses perjalanan air di daratan itu
terjadi dalam komponen-komponen siklus hidrologi yang membentuk sistem
Daerah Aliran Sungai (DAS). Jumlah air di bumi secara keseluruhan relatif
tetap, yang berubah adalah wujud dan tempatnya.
Airtanah adalah air yang terdapat di bawah permukaan pada zona jenuh atau
air yang mengisi rongga-rongga pori tanah atau batuan. Airtanah merupakan
salah satu komponen dalam suatu daur hidrologi yang berlangsung di alam
saat ini. Airtanah terbentuk dari air hujan yang meresap ke dalam tanah di
daerah resapan airtanah dan mengalir melalui media lapisan batuan yang
bertindak sebagai lapisan pembawa air dalam satu cekungan airtanah yang
berada di bawah permukaan tanah menuju ke daerah keluaran.
Cekungan airtanah dapat diartikan sebagai luasan yang dibatasi oleh batas-
batas hidrologi, dimana seperti pengisian, pengurasan dan pengaliran airtanah
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
13
berlangsung. Dengan demikian setiap cekungan airtanah memiliki ciri-ciri
hidrogeologi tersendiri, yang dapat berhubungan secara hidrolika dengan
cekungan airtanah lainnya atau bahkan tidak sama sekali.
Gambar 7. Penampakan Infiltrasi pada Batuan yang Berbeda
(http://groundwater.oregonstate.edu©Oregon State University 2001, 2006)
Potensi airtanah di dalam cekungan sangat beragam tergantung dimensi
cekungan, karakteristik hidrolika akuifer, iklim dan curah hujan serta kondisi
lahan penutup. Secara alamiah sebaran dan potensi airtanah tidak sama di
setiap tempat dan bahkan ada daerah-daerah yang karena kondisi geologinya
dapat dikategorikan merupakan daerah sulit airtanah atau tidak mungkin dapat
ditemukan airtanah.
Penampang bawah tanah (ground surface) dapat dibagi menjadi zona jenuh
(saturated zone) dan zone tidak jenuh (unsaturated zone).
Gambar 8. Penampang Bawah Tanah (Ground Surface)
(www.rcamnl.wr.usgs.gov/uzf/unsatflow.html)
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
14
Zona jenuh (saturated zone) adalah area batuan yang berada di bawah muka
airtanah, dimana pori-pori dalam batuan tersebut sangat penuh dengan air.
Sedangkan zona tidak jenuh (unsaturated zone) adalah zona di antara
permukaan tanah dan muka airtanah (berada di atas muka airtanah), tanah dan
batuan pada zona ini terdiri dari udara sebanyak air dalam pori-porinya.
Gambaran kedua zona tersebut dapat dilihat pada gambar 9. Pada beberapa
tempat tidak ditemukan zona tidak jenuh seperti danau dan rawa dan pada
beberapa tempat ketebalan zona tidak jenuh dapat mencapai ratusan meter
contohnya adalah daerah yang gersang atau kering.
Gambar 9. Zona Tidak Jenuh dan Zona Jenuh
(http://taman.blogsome.com/)
3.1.2 Akuifer
Akuifer merupakan suatu formasi geologi yang terpenting dalam penyediaan
airtanah, jika kondisi memungkinkan air dapat mengalir melewatinya.
Menurut Fetter (1994) akuifer didefinisikan sebagai suatu formasi geologi
yang dapat menyimpan dan meneruskan air dalam jumlah yang cukup.
Kondisi alami dan distribusi akuifer, akuiklud dan akuitar dalam sistem
geologi dikendalikan oleh litologi, stratigrafi dan struktur dari material
simpanan geologi. Di alam dikenal ada beberapa akuifer, yaitu:
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
15
a. Akuifer tidak tertekan (unconfined aquifer)
Akuifer tidak tertekan merupakan akuifer yang dibatasi bagian atasnya
oleh muka air bertekanan sama dengan tekanan luar (1 atm) dan di bagian
bawahnya oleh lapisan kedap air.
b. Akuifer tertekan (confined aquifer)
Akuifer tertekan adalah lapisan permeabel jenuh air yang dibatasi bagian
atas dan bawahnya oleh lapisan kedap air, akibatnya tekanan airtanah
lebih tinggi dari pada tekanan atmosfer.
c. Akuifer setengah tertekan (semi confined aquifer)
Akuifer setengah tertekan disebut juga leaky aquifer adalah lapisan jenuh
air yang pada bagian atas dan bawahnya dibatasi oleh lapisan yang
kelulusan airnya lebih kecil dari kelulusan akuifer itu sendiri, bocoran
dapat terjadi dari akuifer ke lapisan penutup atau sebaliknya.
d. Akuifer setengah bebas (semi unconfined aquifer)
Jika lapisan semi permeable yang berada di atas akuifer memiliki
kelulusan yang cukup besar dibandingkan dengan nilai kelulusan akuifer,
maka aliran air yang terjadi tidak dapat diabaikan, dan akuifer tersebut
digolongkan sebagai akuifer setengah bebas atau setengah tidak tertekan.
Akuifer ini memiliki sifat di antara akuifer tertekan dengan akuifer
setengah tertekan.
Gambar 10. Jenis-Jenis Akuifer Pori (Todd, 1988)
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
16
Berdasarkan jenis dan sebaran batuan serta litologi akuifernya keterdapatan
airtanah di Indonesia dapat dibedakan menjadi:
a. Airtanah pada batuan lepas
Batuan lepas di Indonesia umumnya berasal dari bermacam-macam
batuan induk, berumur kuater dalam bentuk endapan aluvial yang terdiri
dari material lepas yang berukuran kerikil, pasir, lanau atau lempung.
Kerikil dan pasir merupakan litologi akuifer yang umum dijumpai sebagai
wadah airtanah pada batuan lepas. Airtanah pada batuan lepas yang
tersebar di dataran aluvial pantai serta cekungan antar gunung yang
mempunyai potensi yang tinggi dan merupakan salah satu daerah yang
menjanjikan sumberdaya airtanah.
b. Airtanah pada endapan vulkanik kuarter
Keterdapatan airtanah pada endapan vulkanik yang berumur kuater
umumnya di sekitar gunung api strato. Daerah resapan ada di bagian
paling tinggi (puncak dan bagian atas gunung) sedangkan pemunculan
airtanah yang berupa rembesan atau mata air di beberapa kaki lereng
gunung.
c. Airtanah pada batuan karbonat
Keterdapatan airtanah pada batugamping ditentukan oleh keberadaan
kesarangan (porositas) sekunder. Oleh sebab itu airtanah tersebar tidak
merata dan potensinya tergantung terutama pada intensitas lubang-lubang
pelarutan.
d. Airtanah pada batuan padu
Batuan padu umumnya mempunyai kelulusan yang rendah, maka
keterdapatan airtanah pada batuan ini di Indonesia dapat dikatakan tidak
mempunyai arti penting. Airtanah terutama mengisi celahan, rekahan dan
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
17
bidang lapisan dari batuan. Oleh sebab itu keterdapatan airtanah umumnya
relatif kecil akibat sistem rekahan yang tidak berhubungan secara baik.
Kualitas air sangat dipengaruhi oleh lama tidaknya kontak antara air hujan
dengan material dan udara. Komposisi material sangat dominan menentukan
kandungan ion terlarut dalam air. Sifat kimia dan fisika airtanah sangat
dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama menyangkut kondisi litologi dan
lingkungannya dimana airtanah tersebut berada, yakni:
a. Jenis litologi akuifer, tempat terdapat atau terakumulasinya airtanah
b. Kondisi batuan dan lingkungan lainnya, dimana pergerakan airtanah
berlangsung
c. Jarak dari daerah resapan, dimana pembentukan airtanah berlangsung
3.1.3 Sifat- Sifat Hidrolik Akuifer
Sifat-sifat akuifer dapat dibagi menjadi beberapa yaitu: porositas,
konduktifitas hidrolik, transmisibilitas, storativity, specific storage dan
spesific yields.
3.1.3.1 Porositas
Porositas dapat diartikan sebagai perbandingan antara volume ruang
antar butir terhadap volume total batuan.
100VVvn = %
Dimana:
n = Porositas
Vv = Volume ruang
V = Volume total batuan
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
18
Porositas efektif (ne) adalah porositas batuan yang dapat melewatkan
fluida (Peyton, 1986). Untuk menghitung porositas efektif dapat dipakai
rumus Vp = V/ne, dimana ne adalah porositas efektif, Vp adalah
kecepatan fluida di media berpori dan V adalah kecepatan fluida total.
Nilai dari porositas total umumnya lebih besar atau sama dengan
porositas efektif (Sulistijo, 1998)
Gambar 11. Perbedaan Porositas Antarbatuan
(www.omafra.gov.on.ca/.../environment/06-111.htm)
Porositas tergantung pada kebundaran, pemilahan (sorting) dan
kompaksi. Batuan dengan butir yang semakin membundar dan sorting
yang baik menyebabkan porositas yang besar, sedang kompaksi akan
memperkecil porositas.
Gambar 12. Jenis Pemilahan Batuan dan Hubungannya dengan Porositas
(http://taman.blogsome.com/)
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
19
3.1.3.2 Konduktivitas Hidrolik
Konduktivitas hidrolik atau permeabilitas adalah sebuah koefisien
perbandingan yang menjelaskan tingkatan dimana air dapat bergerak
melalui media permeabel (Fetter, 1980). Atau dengan kata lain sebuah
koefisien yang secara proporsional menggambarkan kecepatan air yang
dapat melaju melalui media permeabel dalam unit waktu dan unit
gradien hidrolik. Gambar 13 menunjukan percobaan Darcy yang
digunakan untuk menghitung konduktivitas hidrolik.
Gambar 13. Percobaan Darcy
(http://www.co.portage.wi.us/Groundwater/undrstnd/gwmove2.htm)
Adapun hasil dari percobaan tersebut dapat ditulis dengan rumus
sebagai berikut:
Q = -KA ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
Lhh ba
Dimana:
Q = Debit air yang masuk (m3/s)
K = Konduktivitas hidrolik (m/s)
A = Luas penampang (m2)
L = Panjang penampang (m)
ha = Tinggi air awal (m)
hb = Tinggi air akhir (m)
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
20
Rumus Darcy ini dapat juga dituliskan dengan:
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛−=
dldhKAQ
Dimana dh/dl adalah gradien hidrolik. Dari rumus di atas maka
diperoleh rumus untuk konduktivitas hidrolik adalah:
( )dldhA
QK −=
Rumus Darcy seperti yang di atas hanya berlaku jika fluida yang
mengalir air saja, sedangkan untuk fluida lainnya yang memiliki
viskositas dinamik (µ) dan berat jenis (γ) yang berbeda rumus ini tidak
berlaku (Hubbert, 1956). Sehingga untuk fluida dengan viskositas
dinamik (µ) dan berat jenis (γ) yang berbeda dapat dihitung dengan
menggunakan rumus:
dldhACdQ
µγ2
−=
Dimana:
C = Shape factor (tidak memiliki satuan)
d = Diameter pori (m)
µ = Viskositas dinamik fluida (g/s.cm)
γ = Berat jenis fluida (N/m3)
A = Luas penampang (m2)
Nilai konduktivitas hidrolik akan dipengaruhi oleh karakter fisik yang
dimiliki oleh media tersebut, di antaranya adalah besar butir, jumlah
rekahan yang dimiliki, porositas, keseragaman butir dan penyebaran
(sorting) butiran.
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
21
3.1.3.3 Transmisibilitas atau Transmisivitas (T)
Transmisibilitas atau Transimisivitas (T) dengan satuan m2/s. Satuan
yang menunjukan kecepatan aliran di bawah satu unit gradien hidrolik
melalui sebuah penampang pada seluruh tebal jenuh suatu akuifer.
Rumus yang dapat dipakai untuk menghitung nilai transmisivitas adalah:
T = K.b
Dimana:
T = Transmissivitas (m2/s)
K = Konduktivitas Hidrolik (m/s)
b = Tebal akuifer (m)
3.1.3.4 Storativity (S)
Storativity (S) adalah kemampuan atau kapasitas akuifer dalam
menyimpan dan melepaskan sejumlah volume air per unit area per unit
perubahan muka air (tanpa satuan). Untuk akuifer tidak tertekan
storativity dapat dihitung menggunakan rumus:
S = Sy + hSs
Dimana:
S = Storativity
h = Ketebalan akuifer yang penuh dengan air (m)
sS = Specific storage (m-1)
yS = Specific yield
3.1.3.5 Specific Storage dan Spesific Yields
Specific storage adalah volume air dari formasi yang penuh dengan air
yang tersimpan atau keluar dari penyimpanan karena adanya gaya tekan
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
22
dari akuifer dan gaya tekan dari air untuk setiap unit perubahan muka
airtanah. Spesific storage dapat dihitung dengan menggunakan rumus
sebagai berikut:
( )βαρ ngS ws +=
Dimana:
sS = Specific storage (m-1)
ρw = Massa jenis air (kg/m3)
g = Percepatan gravitasi (m/s2)
α = Kompresibilitas akuifer (m2/N)
β = Kompresibilitas air (m2/N)
n = Porositas
Specific yield (Sy) adalah rasio dari volume air yang keluar dari batu
yang penuh air akibat gaya gravitasi terhadap volume total dari batuan
(Meinzer, 1923). Secara visualisasi pengertian specific yield dapat
dilihat pada gambar 14, dimana pada kondisi A adalah ketika media atau
batu masih penuh dengan air dan kondisi B adalah setelah air yang ada
keluar tertarik akibat gaya gravitasi. Satuan dari specific yield adalah
persen. Specific yield dapat dihitung dengan menggunakan rumus
sebagai berikut:
yVS
h A∆
=∆
Dimana:
yS = Specific yield
V∆ = Perubahan volume air dalam storage (m3)
h∆ = Perubahan head (m)
A = Luas daerah aliran akuifer
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
23
Gambar 14. Pengertian Specific Yields
3.2 Sampah
Luas wilayah Cekungan Bandung yaitu Kota Bandung, Kabupaten Bandung, Kota
Cimahi, Kabupaten Sumedang (Kecamatan Tanjungsari, Cimanggung, Jatinangor,
Sukasari, Pamulihan) adalah 34.8891,38 ha dengan penduduk 7.554.747 jiwa
(kepadatan 22 jiwa/ha). Kota Bandung dengan luas 16.729,65 ha menjadi wilayah
terpadat. Dengan jumlah penduduk 2.228.268 jiwa, kepadatan penduduk
mencapai 133 jiwa/ha dan laju pertumbuhan 4,37 %. Penggunaan lahan di
kawasan Cekungan Bandung juga semakin mendegradasi luas hutan primer, hutan
sekunder, perkebunan dan sawah. Sementara permukiman, kawasan dan zona
industri justru kian berkembang.
Data Bapeda Jabar menunjukkan pada 1994, luas hutan primer di Cekungan
Bandung 57.294,4 ha. Pada 2001 telah berkurang 1.545,7 ha, sehingga luasnya
hanya 55.748,7 ha. Demikian pula dengan perkebunan dan lahan sawah yang
makin menyempit.
Kebalikannya, permukiman justru makin meningkat. Pada 1991, luas permukiman
29.914,9 ha dan pada 2001 menjadi 33.025,1 ha. Demikian pula zona industri
pada 1999 luasnya 2.356,2 ha dan pada 2001 menjadi 2.478,8 ha. Makin
bertambahnya penduduk juga membuat kebutuhan pelayanan air bersih semakin
meningkat. Jumlah penduduk Metropolitan Bandung akan mencapai 14.675.733
jiwa. Sehingga kebutuhan pelayanan air bersih diperkirakan 1.467.573,3 m3/hari.
Padahal, di sisi lain setiap tahun terjadi penurunan permukaan kualitas air maupun
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
24
penurunan muka air airtanah dan kualitas airtanah itu sendiri. (kutipan di atas
diambil dari http://www.pikiran-rakyat.com/cetak/2005/0905/25/lapsus01.htm).
Sampah adalah sisa suatu usaha atau kegiatan yang berwujud padat baik berupa
zat organik maupun anorganik yang bersifat dapat terurai maupun tidak dapat
terurai dan dianggap sudah tidak berguna lagi sehingga dibuang ke lingkungan
(Menteri Negara Lingkungan Hidup, 2003).
Secara umum, jenis sampah dapat dibagi 2 yaitu sampah organik (biasa disebut
sebagai sampah basah) dan sampah anorganik (sampah kering). Sampah basah
adalah sampah yang berasal dari makhluk hidup, seperti daun-daunan, sampah
dapur dan lain-lain. Sampah jenis ini dapat terdegradasi (membusuk/hancur)
secara alami. Sebaliknya dengan sampah kering, seperti kertas, plastik, kaleng dan
lain-lain. Sampah jenis ini tidak dapat terdegradasi secara alami. Pada umumnya,
sebagian besar sampah yang dihasilkan di Indonesia merupakan sampah basah,
yaitu mencakup 60 – 70 % dari total volume sampah. Oleh karena itu pengelolaan
sampah yang terdesentralisisasi sangat membantu dalam meminimasi sampah
yang harus dibuang ke tempat pembuangan akhir. Pada prinsipnya pengelolaan
sampah haruslah dilakukan sedekat mungkin dengan sumbernya.
Penguraian sampah disebabkan oleh aktifitas mikroorganisme. Pembusukan
sampah ini akan menghasilkan gas metana (CH4 dan H2S) yang bersifat racun
bagi tubuh makhluk hidup. Sampah yang tidak dapat membusuk adalah sampah
yang memiliki bahan dasar plastik, logam, gelas, karet. Untuk pemusnahannya
dapat dilakukan pembakaran tetapi dapat menimbulkan dampak lingkungan
karena menghasilkan zat kimia, debu dan abu yang berbahaya bagi makhluk
hidup. Sampah merupakan konsekuensi dari adanya aktifitas manusia. Jumlah
atau volume sampah sebanding dengan tingkat konsumsi manusia terhadap
barang/material yang digunakan sehari-hari. Peningkatan jumlah penduduk dan
gaya hidup sangat berpengaruh pada volume sampah.
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
25
Di Indonesia telah dikenal 2 sistem pembuangan sampah yang umum digunakan
yaitu open dumping dan sanitary landfill. Open dumping adalah sistem
pembuangan sampah dengan cara menunpuk sampah di suatu tempat atau area
pembuangan yang telah disediakan, sedangkan sanitary landfill adalah cara
pembuangan sampah dengan menumpuk sampah pada suatu area yang disediakan
kemudian sampah tersebut dipadatkan dan ditutupi dengan liner atau lapisan
kedap air (lempung) sehingga secara visualisai tidak akan mengganggu seperti
open dumping.
Gambar 15. Penampang Samping dari Sistem Sanitary Landfill
(http://groundwater.oregonstate.edu©Oregon State University 2001, 2006)
Adapun sistem pembuangan sampah akhir di bekas TPA Pasir Impun adalah
menggunakan metode sanitary landfill (sistem lahan urug saniter). Penimbunan
sampah dilakukan dengan metode gabungan trench (saluran) dan metode area
(daratan), dimana pada tahap awal penyediaan lahan, area penimbunan digali dan
dilapisi oleh liner/tanah kedap air setebal ± 30 cm dan dipadatkan. Pada tahap
operasi sampah ditimbun dan dipadatkan di atas lapisan kedap ini perbandingan
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
26
yang digunakan adalah pembuangan sampah setebal ± 50 cm akan ditutup dengan
tanah penutup harian setebal ± 20 cm.
Pemadatan sampah dan tanah penutup dilakukan oleh alat berat Steel Wheel
Compactor dengan melakukan lintasan sebanyak 3 – 8 kali di atas sampah dan
tanah penutup. Setelah beberapa lapis sampah ditutup dengan lapisan tanah
penutup akhir setebal ± 60 cm. Gambar 16 menunjukan skema dari penimbunan
sampah dengan metode sanitary landfill dapat dilihat.
Gambar 16. Skema Metode Penimbunan Sanitary Landfill
(Laporan Akhir Bekas TPA Pasir Impun Tahun 2000 PD Kebersihan Bandung)
Sampai saat ini jumlah lapisan sampah tertinggi telah mencapai 17 lapis atau
ketebalan ± 15 m selama 10 tahun dengan total volume sampah sampai dengan
199.939 m3. Gambar 17 menunjukan diagram yang dibuat untuk
mengintegrasikan berbagai kegiatan dalam pengolahan sampah di bekas TPA
Pasir Impun.
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
27
KOMPOSTING
KOMPOS
INSINERATOR
PEMILAHAN
SAMPAH MASUK
GENERATOR DAUR ULANG KERTAS
SAMPAH SISA
POMPA GAS TPA
BATU BATA KOMPOS
GAS KE MASYARAKAT
Gambar 17. Diagram Pengelolaan Sampah Terpadu di Bekas TPA Pasir Impun,
(Laporan Akhir Bekas TPA Pasir Impun Tahun 2000 PD Kebersihan Bandung)
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
28
3.3 Zat Pencemar atau Kontaminan
Zat pencemar dapat didefinisikan sebagai zat kimia (cair, padat maupun gas), baik
yang berasal dari alam yang kehadirannya dipicu oleh manusia (tidak langsung)
ataupun dari kegiatan manusia (anthropogenic origin) yang telah diidentifikasi
mengakibatkan efek yang buruk bagi kehidupan manusia atau lingkungannya.
Semua itu dipicu oleh aktifitas manusia. Sedangkan kontaminan, sama seperti zat
pencemaran, hanya saja efek negatif atau dampaknya secara nyata terhadap
manusia dan lingkungannya belum teridentifikasi secara jelas (Watts, 1997).
Kontaminan yang mempunyai potensi untuk mencemari tanah dan airtanah
berasal dari berbagai sumber. OTA (Office of Technology Assesment USA, 1984),
membagi sumber kontaminan airtanah dalam 6 kategori, yaitu:
1. Sumber yang berasal dari tempat atau kegiatan yang dirancang untuk
membuang dan mengalirkan (discharge) zat atau susbstansi
2. Sumber yang berasal dari tempat atau kegiatan yang dirancang untuk
mengolah atau membuang (dispose) zat atau substansi
3. Sumber yang berasal dari tempat atau kegiatan transportasi zat atau substansi
4. Sumber yang berasal dari konsukuesi suatu yang terencana
5. Sumber yang berasal dari kegiatan yang menyebabkan adanya jalan masuk
bagi air terkontaminasi masuk ke dalam akuifer
6. Sumber kontaminan yang bersifat alamiah atau terjadi secara alamiah, tetapi
(terjadinya) pengaliran atau penyebarannya disebabkan oleh aktivitas manusia
Dari pembagian di atas pembuangan sampah dapat digolongkan menjadi kategori
2. Adapun contoh dari sumber kategori 2 ini adalah landfill, tempat pembuangan
limbah pertambangan, kolam penampungan (impoundment), tempat
penyimpangan atau pembuangan limbah berbahaya dan material radoaktif
(Sudarmaji, 2006).
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
29
Gambar 18. Mekanisme Kontaminasi Tanah dan Airtanah dari Berbagai Sumber
(Pencemaran Tanah dan Airtanah, Suprihanto Notodarmodjo 2005)
Pencemaran sumber air terjadi karena sampah dibuang dengan cara open
dumping/sanitary landfill dan tertimbun di TPA mengalami dekomposisi yang
bersama hujan menghasilkan cairan lindi (leachate). Cairan lindi adalah cairan
yang mengandung zat terlarut dan tersuspensi secara luas sebagai hasil penguraian
mikroba, umumnya terdiri kalsium (Ca), magnesium (Mg), natrium (Na), kalium
(K), besi (Fe), khlorida (Cl), Sulfat (SO4), fosfat (PO4), seng (Zn), nikel (Ni),
karbondiokasida (CO2), air (H2O), gas nitrogen (N2), amoniak (NH3), asam sulfida
(H2S), asam organik dan gas hidrogen (H2) (Soemirat, 1999). Karena limbah yang
dibuang beraneka ragam, maka kualitas dari leachate yang mencemari airtanah
juga bervariasi. Umumnya leachate mempunyai TDS yang tinggi, senyawa
nitrogen dan berbagai jenis logam berat. Walaupun pada landfill yang modern,
pada bagian dasarnya diberi lapisan tanah yang relatif kedap air atau mempunyai
permeabilitas yang sangat rendah seperti lempung dan sistem underdrain yang
baik, tetapi potensi untuk mencemari airtanah tetap tinggi. Di Indonesia, dimana
rata-rata curah hujannya tinggi, maka potensi atau resiko pencemaran tanah dan
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
30
airtanah akibat landfill akan lebih tinggi bila dibandingkan dengan daerah curah
hujan sedang atau rendah.
3.4 Parameter Fisik dan Kimia Airtanah
3.4.1 Parameter Kimia
3.4.1.1 Dissolved Oxygen (DO)
Dissolved Oxygen atau oksigen terlarut merupakan jumlah oksigen di
dalam air. Biasanya ditampilkan dalam konsentrasi oksigen dalam
sejumlah volume air (miligram per liter air atau mg/l).
Seperti halnya padatan dan cairan, gas juga dapat terlarut dalam air dan
kelarutannya sangat bervariasi. Gas oksigen yang berada dalam bentuk
molekul O2 sangat tidak mudah larut dalam air. Suatu larutan jenuh pada
temperatur ruang dan tekanan normal hanya terdiri dari 9 mg/l oksigen
terlarut. Di alam, oksigen dari atmosfer dapat bercampur dengan air
seperti saat air menabrak batuan atau saat terjadi ombak serta oleh
adanya tumbuhan dan alga yang berfotosintesis di dalam air.
3.4.1.2 Potensial Reduksi-Oksidasi (Eh)
Potensial redoks adalah ukuran kecenderungan (agresivitas) air untuk
mengoksidasi atau mereduksi unsur yang terlarut dalam larutan. Di
dalam reaksi kimia hal ini terlihat dalam jumlah elektron yang dilepas
dan elektron yang diikat. Besarnya Eh dapat diukur dan perbedaan
potensial antara elektroda logam inert yang terbuat dari emas atau
platinum dengan sebuah elektroda lain yang mempunyai nilai potensial
konstan. Nilai potensial hidrogen dianggap sebagai nilai nol (baseline).
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
31
Jika nilai Eh air lebih besar dari nilai Eh hidrogen, maka potensial
redoksnya positif. Potensial redoks yang positif menunjukkan kondisi
oksidasi, sedangkan nilai negatif menunjukkan kondisi reduksi. Dalam
beberapa literatur, diukur dalam volts (V), milivolts (mV), atau Eh (1 Eh
= 1 mV).
3.4.1.3 Derajat Keasaman Air (pH)
pH merupakan pendekatan matematis kimia, dimana p mewakili −log10
dan H mewakili konsentrasi ion hidrogen [H+]. pH adalah suatu ukuran
derajat keasaman dari larutan. Larutan pada temperatur 25° C dengan
pH kurang dari 7,00 disebut sebagai asam, sedangkan dengan pH lebih
dari 7,00 disebut basa. Pada pH 7,00 juga disebut sebagai larutan netral
pada temperature 25° C, karena pada pH ini konsentrasi H+ mendekati
seimbang dengan konsentrasi OH− pada air murni. Rumus perhitungan
pH adalah pH = - log 10 H+
Gambar 19. Diagram Eh-pH, Menunjukan Aproksimasi Distribusi
Beberapa Tipe Cairan dari Fluida Bawah Permukaan
(From Shelley, 1985; courtesy W.H. Freeman and Co)
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
32
3.4.1.4 Kesadahan
Kesadahan air terutama disebabkan oleh adanya ion-ion seperti kalsium
dan magnesium. Ion-ion ini terdapat dalam air dalam bentuk sulfat,
klorida dan hidrogen karbonat. Kesadahan air alam biasanya disebabkan
garam karbonat atau garam asamnya.
Kehadiran kalsium klorida (CaCl2) atau magnesium sulfat (MgSO4)
sangat dipengaruhi geologi tanah di sekitarnya. Sungai yang mengalir ke
daerah yang mengandung kalsium sulfat (CaSO4) akan mengandung
garam tersebut. Kesadahan tidak saja disebabkan oleh pencemaran
limbah, tetapi di sini susunan geologi tanah di sekitar sungai juga
berpengaruh (Sastrawijaya, 1991).
3.4.2 Logam Berat
Kehadiran logam, terutama logam berat dalam tanah dan airtanah patut
mendapat perhatian yang serius paling tidak karena tiga hal berikut:
1. Sifat racun logam dan potensi karsinogeniknya
2. Mobilitas logam dalam tanah bisa dengan cepat berubah, dari yang
tadinya immobile atau dalam bentuk logamnya menjadi bentuk terlarut
dalam spesies yang dengan mudah bisa berubah
3. Logam mempunyai sifat konservatif dan cenderung kumulatif dalam
tubuh manusia
Dengan sifat tersebut di atas maka keberadaan logam, terutama logam berat
dalam tanah dan airtanah mempunyai potensi yang sangat tinggi sebagai
sumber polutan yang berbahaya.
3.4.2.1 Timbal (Pb) atau Lead
Pb merupakan logam berat dengan berat atom 207,19. Umumnya
peningkatan kadar Pb dalam tanah disebabkan oleh aktifitas manusia
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
33
(anthropogenik), seperti misalnya penggunaan bahan bakar mobil TEL
(Tetra Ethyl Lead), peleburan dan pertambangan timah dan buangan
limbah industri (baterai) maupun domestik (sewage).
Distribusi Pb dalam tanah berkorelasi dengan kedalaman, yaitu menurun
sesuai dengan kedalaman. Hal ini antara lain disebabkan oleh
terbentuknya ikatan Pb dengan organik tanah yang umumnya ditemukan
pada lapisan atas tanah. Dalam tanah Pb dapat ditemukan dalam
berbagai bentuk dan spesies. Pada daerah yang kering Pb ditemukan
dalam bentuk yang dapat dipertukarkan, tersorpsi pada permukaan
partikel tanah, dalam bentuk karbonat ataupun senyawa ditransformasi
oleh aktivitas mikroorganisme menjadi timbal tetrametil (tetramethyl
lead), suatu senyawa yang volatil. Secara umum, keberadaan Pb dalam
tanah dikontrol oleh komposisi tanah, mineralogi tanah, kandungan zat
organik dan pH.
Selain dalam bentuk logam murni timbal dapat ditemukan dalam bentuk
senyawa inorganik dan organik. Semua bentuk Pb tersebut berpengaruh
sama terhadap toksitas pada manusia. Timbal merupakan logam toksik
yang sangat bersifat kumulatif.
Pengaruh Pb terhadap kesehatan manusia (jurnal kesehatan lingkungan,
vol 2, no. 2, januari 2006: 129-142) adalah sebagai berikut:
Gangguan neurologi
Gangguan neurologi (susunan syaraf) akibat tercemar oleh Pb dapat
berupa encephalopathy, ataxia, stupor dan coma. Pada anak-anak
dapat menimbulkan kejang tubuh dan neuropathy perifer.
Gangguan terhadap fungsi ginjal
Logam berat Pb dapat menyebabkan tidak berfungsinya tubulus
renal, nephropati irreversible, sclerosis va skuler, sel tubulus atropi,
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
34
fibrosis dan sclerosis glumerolus. Akibatnya dapat menimbulkan
aminoaciduria dan glukosuria, dan jika keterdapatannya terus
berlanjut dapat terjadi nefritis kronis.
Gangguan terhadap sistem reproduksi
Logam berat Pb dapat menyebabkan gangguan pada sistem
reproduksi berupa keguguran, kesakitan dan kematian janin. Logam
berat Pb mempunyai efek racun terhadap gamet dan dapat
menyebabkan cacat kromosom. Anak-anak sangat peka terhadap
paparan Pb di udara. Paparan Pb dengan kadar yang rendah yang
berlangsung cukup lama dapat menurunkan IQ.
Gangguan terhadap sistem hemopoitik
Keracunan Pb dapat menyebabkan terjadinya anemia akibat
penurunan sintesis globin walaupun tak tampak adanya penurunan
kadar zat besi dalam serum. Anemia ringan yang terjadi disertai
dengan sedikit peningkatan kadar ALA (Amino Levulinic Acid)
urine. Pada anak–anak juga terjadi peningkatan ALA dalam darah.
Efek dominan dari keracunan Pb pada sistem hemopoitik adalah
peningkatan ekskresi ALA dan CP (Coproporphyrine). Dapat
dikatakan bahwa gejala anemia merupakan gejala dini dari
keracunan Pb pada manusia.
Anemia tidak terjadi pada karyawan industri dengan kadar Pb-B
(kadar Pb dalam darah) di bawah 110 µg/100 ml. Dibandingkan
dengan orang dewasa, anak-anak lebih sensitif terhadap terjadinya
anemia akibat keterdapatan Pb. Terdapat korelasi negatif yang
signifikan antara Hb dan kadar Pb di dalam darah.
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
35
Gangguan terhadap sistem syaraf
Efek pencemaran Pb terhadap kerja otak lebih sensitif pada anak-
anak dibandingkan pada orang dewasa. Paparan menahun dengan Pb
dapat menyebabkan lead encephalopath. Gambaran klinis yang
timbul adalah rasa malas, gampang tersinggung, sakit kepala,
tremor, halusinasi, gampang lupa, sukar konsentrasi dan
menurunnya kecerdasan. Pada anak dengan kadar Pb darah (Pb-B)
sebesar 40 – 80 µg/100 ml dapat timbul gejala gangguan
hematologis, namun belum tampak adanya gejala lead
encephalopathy. Gejala yang timbul pada lead encephalopathy
antara lain adalah rasa cangung, mudah tersinggung dan penurunan
pembentukan konsep.
Apabila pada masa bayi sudah mulai tercemar oleh Pb, maka
pengaruhnya pada profil psikologis dan penampilan pendidikannya
akan tampak pada umur sekitar 5 – 15 tahun. Akan timbul gejala
tidak spesifik berupa hiperaktifitas atau gangguan psikologis jika
terpapar Pb pada anak berusia 21 bulan sampai 18 tahun. Untuk
melihat hubungan antara kadar Pb-B dengan IQ (Intelegance
Quation) telah dilakukan penelitian pada anak berusia 3 sampai 15
tahun dengan kondisi sosial ekonomi dan etnis yang sama. Pada
sampel dengan kadar Pb-B sebesar 40 – 60 µg/ml ternyata
mempunyai IQ lebih rendah apabila dibandingkan dengan sampel
yang kadar Pb-B kurang dari 40 µg/ml. Pada dewasa muda yang
berumur sekitar 17 tahun tidak tampak adanya hubungan antara Pb-
B dan IQ.
3.4.2.2 Besi (Fe)
Simbolnya adalah Fe yang merupakan singkatan dari kata Ferrum,
Ferrum adalah bahasa latin yang berarti besi. Besi memiliki berat atom
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
36
56, besi adalah logam paling banyak, dan dipercayai unsur kimia
kesepuluh paling banyak di alam sejagat. Besi juga merupakan unsur
paling banyak (sekitar 34,6 %) membentuk bumi. Besi adalah logam
yang dihasilkan dari bijih besi, dan jarang dijumpai dalam keadaan
unsur bebas. Untuk mendapatkan unsur besi, campuran lain harus
dihilangkan melalui pengurangan kimia. Besi digunakan untuk
menghasilkan besi baja, yang bukan dalam unsur tetapi alloy atau
paduan dengan logam lain (dan sebagian bukan logam, terutama karbon
sekitar 0,2 – 6,7 % mol total).
Besi dapat ditemukan dalam bentuk ion yaitu dalam Fe2+ dan Fe3+.
Dimana dalam penelitian ini yang diukur adalah kadar Fe2+ karena Fe2+
lebih mudah larut dalam air. Zat besi merupakan mikro elemen yang
esensial bagi tubuh yang sangat diperlukan dalam pembentukan darah,
yakni dalam hemoglobin (Hb). Tubuh manusia apabila menerima
asupan Fe terlalu banyak akan menderita keracunan yang dapat
menyebabkan permeabilitas dinding pembuluh darah kapiler meningkat
sehingga plasma darah merembes keluar. Akibatnya volume darah
menurun dan hipoksia jaringan menyebabkan asidosis. Penelitian pada
hewan menunjukan lamanya proses koagulasi (penggumpalan) darah.
Pada proses toksisitas Fe kronik, besi banyak terakumulasi dalam
jaringan hati sehingga menyebabkan tidak berfungsinya hati.
Penumpukan zat besi berakibat pada gangguan kerja organ, diare,
muntah-muntah dan talasemia (limpa penderita talasemia mengalami
pembesaran karena kerusakan sel darah merah menyebabkan limpa
bekerja lebih berat daripada kondisi normal). Selain itu penumpukan zat
ini bisa merusak organ tubuh seperti gangguan pada jantung, limpa,
gangguan pertumbuhan hingga kelainan pada kulit. Pencemaran tanah
oleh cairan lindi dapat menyebabkan kadar besi dalam airtanah
meningkat, tetapi karakteristik tanah seperti geologi tanah juga
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
37
mempengaruhi keberadaan besi dalam air sumur gali, karena besi juga
merupakan salah satu unsur pembentuk mineral tanah (Sarief, 1986).
3.4.3 Parameter Fisik
3.4.3.1 Total Dissolved Solid (TDS)
Total dissolved solid atau besar jumlah padatan terlarut merupakan
jumlah dari material padat yang terlarut di dalam air. Padatan terlarut ini
merupakan hasil dari buangan sama seperti total suspended solids
(TSS), akan tetapi padatan terlarut dalam air memiliki ukuran yang jauh
lebih kecil dari padatan tersuspensi dalam air. TDS tidak menyebabkan
kekeruhan pada air karena keseluruhan padatan terlarut dalam air secara
merata dengan jumlah yang kecil. Padatan anorganik berupa anion yang
terlarut di dalam air antara lain karbonat, klorida, sulfat dan nitrat,
sedangkan kation antara lain sodium, potassium, kalsium dan
magnesium.
3.4.3.2 Daya Hantar Listrik (DHL) / Konduktivitas
Daya hantar listrik (spesific conductivity/konduktivitas) adalah ukuran
kemampuan suatu zat menghantarkan arus listrik dalam temperatur
tertentu yang dinyatakan dalam mikromohs per sentimeter (µmhos/cm).
Satuan yang lebih umum digunakan adalah mikroSiemens (µS/cm).
Untuk menghantarkan arus listrik, ion-ion bergerak dalam larutan
memindahkan muatan listriknya (ionic mobility) yang bergantung pada
ukuran dan interaksi antar ion dalam larutan.
Nilai daya hantar listrik untuk berbagai jenis air adalah sebagai berikut
(Mandel, 1981):
− Air destilasi (aquades) : 0,5 – 5,0 µS
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
38
− Air hujan : 5,0 – 30 µS
− Airtanah segar : 30 – 2.000 µS
− Air laut : 45.000 – 55.000 µS
− Air garam (Brine) : ≥ 100.000 µS
Nilai konduktivitas merupakan fungsi antara temperatur, jenis ion-ion
terlarut dan konsentrasi ion terlarut. Peningkatan ion-ion yang terlarut
menyebabkan nilai konduktivitas air juga meningkat. Sehingga dapat
dikatakan nilai konduktivitas yang terukur merefleksikan konsentrasi
ion yang terlarut pada air.
3.4.3.3 Temperatur
Temperatur adalah sifat termodinamis cairan karena aktifitas molekul
dan atom di dalam cairan tersebut. Semakin besar aktivitas (energi),
semakin tinggi pula temperaturnya. Kenaikan temperatur airtanah
menyebabkan kandungan ion-ion terlarut di dalam air semakin besar dan
secara tidak langsung akan merubah properti kimia atau fisika air.
3.4.3.4 Kekeruhan
Batas toleransi yang disyaratkan Departemen Kesehatan, maksimal
tingkat kekeruhan hanya 5 NTU (Nephelometric Turbidity Unit). Pada
saat musim hujan tingkat kekeruhan air umumnya meningkat.
3.4.3.5 Bau, Rasa dan Warna
Rasa pada air disebabkan oleh adanya zat-zat atau garam-garaman yang
tersuspensi maupun terlarut dalam air yang terdapat secara berlebihan.
Rasa dan bau dapat saja disebabkan oleh bakteri, gas-gas terlarut,
mineral-mineral ataupun phenol (Todd, 1959). Warna air minum
mungkin disebabkan oleh kehadiran bahan organik berwarna seperti
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
39
bahan-bahan humik, logam seperti besi dan mangan atau sisa industri
yang berwarna pekat. Nilai baku mutu untuk warna adalah 15 TCU.
3.4.3.6 Konsep Transportasi Massa
Terdapat beberapa proses dasar yang berperan dalam transportasi massa
yaitu difusi, adveksi, dispersi, dan retardasi.
3.4.3.6.1 Difusi
Difusi adalah proses pergerakan ion–ion dan molekul–molekul
terlarut dalam airtanah dari daerah konsentrasi tinggi ke daerah
konsentrasi rendah. Difusi akan terjadi sepanjang gradien
konsentrasi ada sekalipun fluida tidak bergerak (Fetter, 1993)
Proses difusi massa di dalam air dapat dinyatakan dalam hukum
Fick’s sebagai berikut:
ddCF Ddx
= −
Dimana:
F = Fluks massa per unit area per unit waktu
Dd = Koefisien difusi (m2/s)
C = Konsentrasi padatan (kg/m3)
dCdx
= Gradien konsentrasi, konsentrasi per unit panjang (kg/m4)
Tanda negatif menunjukkan pergerakan adalah dari konsentrasi
yang besar ke konsentrasi yang lebih kecil. Nilai D untuk ion-ion
utama berkisar antara 1 x 10-9 hingga 2 x 10-9 m2/det (Fetter, 1994).
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
40
Untuk sistem yang menyebabkan perubahan konsentrasi dari waktu
ke waktu , hukum Fick’s kedua berlaku:
2
2dC CDt x
∂ ∂=
∂ ∂
∂C/∂t adalah perubahan konsentrasi oleh waktu. Kedua persamaan
di atas hanya berlaku untuk kondisi satu dimensi dan pada aliran
transien.
Dalam media poros digunakan koefisien difusi efektif (D*). Nilai
D* dihitung dengan persamaan:
D* = wDd
w adalah koefisien empiris yang dihitung melalui eksperimen
laboratorium. Nilai w untuk polutan yang tidak terabsorbsi oleh
mineral adalah antara 0,5 hingga 0,01 (Freeze & Cherry, 1979).
3.4.3.6.2 Adveksi
Adveksi adalah proses dimana airtanah bergerak membawa zat
terlarut. Jumlah zat terlarut yang tertransport merupakan fungsi
konsentrasi dalam airtanah dan banyaknya airtanah yang mengalir
(Fetter, 1993).
Kecepatan aliran airtanah dapat dihitung menggunakan persamaan
Darcy, yaitu:
xe
K dhvn dl
= −
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
41
Dimana:
vx = Rata-rata kecepatan linear (m/s)
K = Konduktivitas hidraulik (m/s)
en = Porositas efektif
dhdl
= Gradien hidraulik
Kontaminan yang teradveksi akan berpindah tempat dengan
kecepatan yang sama dengan kecepatan aliran airtanah.
3.4.3.6.3 Dispersi Mekanik
Dispersi mekanik adalah proses dimana larutan terkontaminasi
yang mengalir melalui media pori bercampur dengan air yang
belum terkontaminasi, hal ini akan menyebabkan pengenceran
kontaminan. Percampuran yang terjadi sepanjang garis aliran
larutan disebut dengan dispersi longitudinal. Dispersi yang terjadi
searah dengan jalur aliran fluida disebut dispersi lateral.
Koefisien longitudinal dispersi mekanik = i ivα
Koefisien transverse dispersi mekanik = j jvα
Dimana:
iα = Dinamik dispersivitas pada arah i (m)
iv = Kecepatan rata – rata pada arah i (m/s)
jα = Dinamik dispersivitas pada arah j (m)
jv = Kecepatan rata – rata pada arah j (m/s)
3.4.3.6.4 Dispersi Hidrodinamik
Dispersi hidrodinamik merupakan penjumlahan antara dispersi
mekanik dan difusi. Proses difusi dan dispersivitas mekanik tidak
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
42
dapat dipisahkan dalam aliran air bawah tanah. Maka dari itu suatu
faktor diperkenalkan yaitu koefisien dispersi hidrodinamik (DL dan
DT ). Untuk aliran dua dimensi menggunakan persamaan:
*
L L iD v Dα= +
*T T jD v Dα= +
Dimana:
LD = Koefisien dispersi hidrodinamik paralel terhadap arah
utama aliran (longitudinal) (m2/s)
TD = Koefisien dispersi hidrodinamik tegak lurus terhadap
arah utama aliran (transverse) (m2/s)
Lα = Dinamik dispersivitas longitudinal (m)
Tα = Dinamik dispersivitas transverse (m)
D* = Koefisien efektif difusi molekul (m2/s)
3.4.4 Standar Kualitas Air
Dalam menentukan standar kualitas air yang memenuhi syarat kelayakan bagi
kesehatan maka dipakai standar kualitas air minum yang telah ditentukan oleh
pemerintah yang dapat dilihat pada tabel 2 yang diambil dari Keputusan
Menteri Kesehatan Republik Indonesia pada tanggal 29 Juli 2002 Nomor:
907/MENKES/SK/VII/2002.
Tabel 2. Persyaratan Kualitas Air Minum
1. Bakteriologis
Parameter Satuan Kadar Maksimum yang diperbolehkan Keterangan
a. Air Minum
E. Coli atau fecal coli Jumlah per 100 ml sampel 0
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
43
Parameter Satuan Kadar Maksimum yang diperbolehkan Keterangan
b. Air yang masuk sistem distribusi
E. Coli atau fecal coli Jumlah per
100 ml sampel 0
Total Bakteri Coliform Jumlah per 100 ml sampel 0
c. Air pada sistem distribusi
E. Coli atau fecal coli Jumlah per
100 ml sampel 0
Total Bakteri Coliform Jumlah per 100 ml sampel 0
2. Kimiawi
2.1. Bahan kimia yang memiliki pengaruh langsung pada kesehatan.
A. Bahan anorganik
Parameter Satuan Kadar Maksimum yang diperbolehkan Keterangan
Antimon (mg/liter) 0,005
Air Raksa (mg/liter) 0,001
Arsenic (mg/liter) 0,01
Barium (mg/liter) 0,7
Boron (mg/liter) 0,3
Kadmium (mg/liter) 0,003
Kromium (Valensi 6) (mg/liter) 0,05
Tembaga (mg/liter) 2
Sianida (mg/liter) 0,07
Fluorida (mg/liter) 1,5
Timbal (mg/liter) 0,01
Molybdenum (mg/liter) 0,07
Nikel (mg/liter) 0,02
Nitrat( sebagai N03) (mg/liter) 50
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
44
Parameter Satuan Kadar Maksimum yang diperbolehkan Keterangan
Nitrit( sebagai NO2) (mg/liter) 3
Selenium (mg/liter) 0,01
B. Bahan organik
Parameter Satuan Kadar Maksimum yang diperbolehkan Keterangan
Chlorinated alkanes Carbon tetrachloride (µg/liter) 2 Dichloromethane (µg/liter) 20 1.2-dichloroethane (µg/liter) 30 1.1.1-trichloroethane (µg/liter) 2.000 Chlorinated ethenes
Vinyl chloride (µg/liter) 5 1.1 - dichloroethene (µg/liter) 30 1.2 - dichloroethene (µg/liter) 50 Trichloroethene (µg/liter) 70 Tetrachloroethene (µg/liter) 40
Aromatic hydrocarbons
Benzene (µg/liter) 10 Toluene (µg/liter) 700 Xylenes (µg/liter) 500 Benzo[a]pyrne (µg/liter) 0,7
Chlorinated benzenes
Monochlorobenzene (µg/liter) 300 1.2 - dichlorobenzene (µg/liter) 1.000 1.4 - dichlorobenzene (µg/liter) 300 Trichlorobenzenes (togal) (µg/liter) 20
Lain-lain Di(2-ethyl hexy)adipate (µg/liter) 80
Di(2-ethylhexyl) phthalate (µg/liter) 8
Acrylamide (µg/liter) 0,5 Epichlorohydrin (µg/liter) 0,4 Hexachlorobutadiene (µg/liter) 0,6 Edetic acid (EDTA) (µg/liter) 200 Tributyltin oxide (µg/liter) 10
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
45
C. Pestisida
Parameter Satuan Kadar Maksimum yang diperbolehkan Keterangan
Alachlor (µg/liter) 20 Aldicarb (µg/liter) 10 Aldrin/dieldrin (µg/liter) 0,03 Atrazine (µg/liter) 2 Bentazone (µg/liter) 30 Carbofuran (µg/liter) 5 Chlordane (µg/liter) 0,2 Chlorotoluron (µg/liter) 30 DDT (µg/liter) 2 1.2 - dibromo - (µg/liter) 3-chloropropane (µg/liter) 1 2.4 – D (µg/liter) 30 1,2-dichloropropane (µg/liter) 20 1.3 - dichloropropene (µg/liter) 20 Heptachlor and (µg/liter) Heptachlor epoxide (µg/liter) 0,03 Hexachlorobenzene (µg/liter) 1 Isoproturon (µg/liter) 9 Lindane (µg/liter) 2 MCPA (µg/liter) 2 Methoxychlor (µg/liter) 20 Metolachlor (µg/liter) 10 Molinate (µg/liter) 6 Pendimethalin (µg/liter) 20 Pentachlorophenol (µg/liter) 9 Permethrin (µg/liter) 20 Propanil (µg/liter) 20 Pyridate (µg/liter) 100 Simazine (µg/liter) 2 Trifluralin (µg/liter) 20
Chlorophenoxy Herbicides selain 2.4 D dan MCPA
2.4 - DB (µg/liter) 90 Dichlorprop (µg/liter) 100 Fenoprop (µg/liter) 9 Mecoprop (µg/liter) 10
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
46
Parameter Satuan Kadar Maksimum yang diperbolehkan Keterangan
2.4.5 - T (µg/liter) 9 D. Desinfektan dan hasil sampingannya
Parameter Satuan Kadar Maksimum yang diperbolehkan Keterangan
Monochloramine (mg/liter) 3 Chlorine (mg/liter) 5 Bromate (µg/liter) 25 Chlorite (µg/liter) 200 Chlorophenol (µg/liter) 2,4,6-trichlorophenol (µg/liter) 200 Formaldehyde (µg/liter) 900 Trihalomethanes Bromoform (µg/liter) 100 Dibromochloromethane (µg/liter) 100 Bromodichloromethane (µg/liter) 60 Chloroform (µg/liter) 200
Chlorinated acetic acids
Dichloroacetic acid (µg/liter) 50 Trichloroacetic acid (µg/liter) 100
Chloral hydrate (trichloroacetaldehyde) (µg/liter) 10
Halogenated acetonitriles
Dichloroacetonitrile (µg/liter) 90 Dibromoacetonitrile (µg/liter) 100 Trichloracetonitrile (µg/liter) 1
Cyanogen chloride (sebagai CN) (µg/liter) 70
2.2 Bahan Kimia yang kemungkinan dapat menimbulkan keluhan pada konsumen
A. Bahan anorganik
Parameter Satuan Kadar Maksimum yang diperbolehkan Keterangan
Ammonia mg/l 1,5
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
47
Parameter Satuan Kadar Maksimum yang diperbolehkan Keterangan
Alumunium mg/l 0,2
Klorida mg/l 250
Tembaga mg/l 1
Kesadahan mg/l 500
Hidrogen Sulfida mg/l 0,05
Besi mg/l 0,3
Mangan mg/l 0,1
pH - 6,5 – 8,5
Sodium mg/l 200
Sulfat mg/l 250
Total zat padat terlarut mg/l 1.000
Seng mg/l 3
B. Bahan organik, desinfektan dan hasil sampingannya
Parameter Satuan Kadar Maksimum yang diperbolehkan Keterangan
Organik
Toluene (µg/l) 24 – 170
Xylene (µg/l) 20 – 1.800
Ethylbenzene (µg/l) 2 – 200
Styrene (µg/l) 4 – 2.600
Monochlorobenzene (µg/l) 10 – 120
1,2-dichlorobenzene (µg/l) 1 – 10
1,4-dichlorobenzene (µg/l) 0,3 – 30
Trichloorbenzenes (total)
(µg/l) 5 – 50
Deterjen (µg/l) 50
Desinfektan dan hasil sampingannya
Chlorine (µg/l) 600 – 1.000
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
48
Parameter Satuan Kadar Maksimum yang diperbolehkan Keterangan
2-chlorophenol (µg/l) 0,1 – 10
2,4-dichlorophenol (µg/l) 0,3 – 40
2,4,6-trichlorophenol (µg/l) 2 – 300
3. Radioaktifitas
Parameter Satuan Kadar Maksimum yang diperbolehkan Keterangan
Gross alpha activity (Bq/liter) 0,1
Gross beta activity (Bq/liter) 1
4. Fisik
Parameter Satuan Kadar Maksimum yang diperbolehkan Keterangan
Parameter Fisik
Warna TCU 15
Rasa dan bau _ _ tidak berbau dan berasa
Temperatur °C Suhu udara ± 3 °C
Kekeruhan NTU 5
Keterangan: Parameter-parameter air minum yang diujikan dalam penelitian tugas
akhir ini adalah parameter-parameter di dalam tabel 2 yang dalam penulisannya
ditulis dengan tinta berwarna biru.
3.5 Pemodelan Modflow
Modflow adalah software khusus yang dibuat untuk mengamati kondisi airtanah.
Modflow 3.1.0 dapat menampilkan kondisi airtanah dalam 2 dimensi dan 3
dimensi. Penampilan 2 dimensi dari Modflow dapat berupa penampang (dilihat
dari samping) dan daerah penelitian (dilihat dari atas). Sedangkan untuk 3 dimensi
ditampilkan kondisi airtanah dalam baris (x), kolom (y) dan lapisan (z). Pada
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
49
prinsipnya Software Modflow menggunakan metode beda hingga (finite difference
method) untuk melakukan pemodelan yaitu dengan cara membuat block centered
grid sehingga yang diketahui adalah nilai pada tengah-tengah blok.
Semua grid horinsontal yang menggunakan metode beda hingga harus memiliki
grid yang sama untuk semua lapisan. Untuk grid vertikal (∆z) tidak diperlukan
input data, namun nilainya akan mempengaruhi nilai tranmisivitas dimana
nilainya sama dengan nilai konduktifitas hidrolik dikali nilai tebal lapisan.
Sehingga nilai transmisivitas atau transmisibilitas akan berubah apabila terjadi
perubahan nilai tebal lapisan dan/atau nilai konduktifitas hidrolik. Hal ini
menimbulkan kemungkinan terjadinya error dalam penilaian unit hidrostatik ke
dalam finite difference (beda hingga) karena error yang terjadi di dalam
perhitungan dengan finite difference. Namun karena error yang dihasilkan sangat
kecil sehingga dapat diabaikan (McDonald dan Harbaugh, 2000).
Ada 2 sudut pandang (viewpoint) di dalam sistem airtanah, yaitu akuifer dan
sistem alirannya sendiri. Jika yang menjadi sudut pandang adalah akuifer maka
konsep yang dipakai adalah confined (tertekan) dan unconfined (tidak tertekan).
Di sini aliran airtanah diasumsikan mengalir secara horisontal melalui akuifer atau
secara vertikal melewati antar lapisan.
Rumus umum yang dipakai (Fetter, 1994) dalam pemodelan:
LRthS
yhT
yxhT
x yx +−∂∂
=⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛∂∂
∂∂
+⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
∂∂
∂∂ ..............(1)
Dimana:
''
bhh
KL sourcez
−−=
Keterangan: '
zK = Konduktifitas hidrolik vertikal (m/s)
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
50
T = Transmisivitas (m2/hari)
S = Strorativitas
R = Recharge (mm/tahun)
L = Leakage (kebocoran)
hsource = Elevasi muka airtanah dari titik pengamatan (m)
b’ = Tebal lapisan (m)
Ketika rumus ini dipakai dalam akuifer bebas maka asumsi Dupuit berlaku
dimana, garis aliran adalah horisontal dan garis equipotensial adalah vertikal, dan
gradien hidrolik horisontal sama dengan sudut muka airtanah bebas. Sebagai
catatan di sini bahwa transmisivitas dalam arah z (vertikal) tidak diperhitungkan.
Karena nilai transmisivitas di sini merupakan nilai rata-rata dari parameter
vertikal.
Jika yang menjadi titik pandang adalah aliran airnya maka yang diidentifikasi di
sini adalah distribusi heads (muka airtanah), konduktifitas hidrolik dan storage di
semua tempat dalam sistem secara tiga dimensi (3D).
Rumus umum yang dipakai (fetter, 1994) dalam pemodelan 3 dimensi:
*RthS
zhK
zyhK
yxhK
x szyx −∂∂
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
∂∂
∂∂
+⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛∂∂
∂∂
+⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
∂∂
∂∂ ..........(2)
Dimana Ss adalah spesific storage dan R* adalah volume masukan kedalam sistem
per unit volume dari akuifer per unit waktu.
Seperti yang telah dibahas di atas bahwa rumus (1) dipakai untuk akuifer
unconfined dimana Tx = Kxh dan Ty = Kyh, h adalah tebal lapisan terisi air. Ketika
Tx dan Ty diganti maka akan dihasilkan Rumus Boussinesq seperti berikut (Fetter,
1994):
RthS
yhhK
yxhhK
x yyx −∂∂
=⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛∂∂
∂∂
+⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
∂∂
∂∂ .................(3)
Tugas Akhir
Pemodelan Dan Analisis Kimia Airtanah Dengan Menggunakan Software Modflow Di Daerah Bekas TPA Pasir Impun Bandung, Jawa Barat
Sterra B Cornelia 121 03 052
51
Dimana L menjadi nol dan storativity menjadi specific yield. Kemudian akan
terlihat bahwa:
xhh
xh
∂∂
=∂∂ 2
2
yhh
yh
∂∂
=∂∂ 2
2
sehingga rumus (3) dapat ditulis menjadi:
RthS
yhK
yxhK
x yyx 2222
−∂∂
=⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛∂∂
∂∂
+⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛∂∂
∂∂ .............(4)
Adapun data yang dibutuhkan dalam pemodelan dengan Software Modflow:
1. Data Topografi
2. Data Geologi
3. Data Curah hujan
4. Data Evapotranspirasi
5. Data sifat fisik lapisan batuan, seperti:
• Nilai K (konduktifitas hidrolik)
• Nilai Ss (spesifik storage)
• Nilai Sy (spesifik yields)
• Nilai ne (porositas efektif)
• Nilai ntotal (porositas total)
• Nilai dx dan dy yang merupakan nilai koefisien dispersi untuk kontaminan
6. Data mata air dan sumur penduduk (jika ada)
7. Data recharge, constant head
8. Data pumping well (jika ada)
9. Data sebaran partikel atau fluida lainnya