PENDAHULUAN
Pengelolaan DAS Ciliwung termasuk salah satu program kebijakan Kementrian Koordinator Bidang Kesejahteraan Masyarakat yang terdapat pada salah satu target Millenium Development Goals (MDG) dengan prioritas utama adalah pengelolaan dan perbaikan fungsi dan kualitas air Sungai Ciliwung, karena Ciliwung merupakan salah satu daftar sungai nasional yang menjadi urat nadi pertumbuhan ekonomi dan kehidupan masyarakat Provinsi Jawa Barat dan DKI Jakarta yang saat ini telah masuk pada kelas tercemar berat (Pusair, 2012).
Kegiatan pembangunan yang terdapat di DAS Sungai Ciliwung tergolong intensif, dengan laju pertumbuhan penduduk yang cukup tinggi. Beberapa studi mengenai perhitungan kapasitas dan daya tampung beban pencemar pada DAS Ciliwung telah dilakukan, hasil penelitian Widhiasari (2010) mengenai Load Capacity Study Of Ciliwung Watershed menggunakan model qual2kw menyimpulkan beban pencemar khusus BOD tertinggi terdapat dibagian hilir yaitu segmen 6 (Manggarai – Ancol). Untuk segmen 1 sampai dengan 5 memiliki daya tampung untuk baku mutu kelas IV, dan segmen 6 melebihi standar baku mutu yang ada. Nilai daya tampung segmen 1-6 BOD adalah 350,58-2318,23 kg/jam. Hasil penelitian Bantuan Teknis Pengelolaan Air Limbah Domestik DAS Ciliwung, segmen 5 dan 6 (Pusair, 2013), menggunakan model MOD-Qual, melihat pola penyebaran DO dan BOD di aliran sungai. Semua parameter yang dikaji telah melebihi baku mutu dan 85% ruas sungai telah tercemar (segmen 5 dan 6). Harus adaya pengolahan air limbah khusus domestik yang dilakukan secara on-site maupun off-site.
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui beban pencemar dari 366 desa yang masuk ke dalam DAS Ciliwung, selain itu juga mengetahui pola penyebaran pencemar pada air Sungai Ciliwung dari hulu sampai hilir terutama untuk parameter BOD dan DO, hal ini menjadi dasar dan pedoman untuk mengetahui tingkat pencemaran dan pemilihan kebijakan serta rekomendasi untuk pengembalian fungsi dan pengelolaan kualitas air sungai sesuai dengan hasil akhir program millennium development Goals untuk pengelolaan lingkungan khusus sungai nasional. Perhitungan dan simulasi pergerakan pencemar menggunakan dan software Qual2k.
QUAL2K atau Q2K adalah model kualitas air yang merupakan versi terbaru dari mdel Qual2E (Fereidoon dan Khorasani, 2013). Model ini yang dapat mensimulasikan migrasi dan transformasi berbagai konstituen termasuk oksigen terlarut, kebutuhan oksigen biokimia (Zhang, dkk, 2012). Analisis menggunakan Qual2k merupakan pemodelan dengan mengutamakan tidak hanya komponen kinetik pencemar namun juga memperhatikan hidrolik data berupa kecepatan dan debit aliran sungai. Penyebaran parameter pencemar akan lebih mendeskripsikan kondisi di lapangan, apabila kecepatan dan debit aliran terkalibrasi (Bottino, dkk, 2011). Simulasi penyebaran pencemar dilakukan dengan menggunakan software model QUAL2k ini dengan penyelesaian menggunakan rumus numerik dan jenis model steady state.
Pembagian daerah perhitungan model didasarkan kepada jenis area dan lahan yang terdapat di sepanjang DAS Ciliwung, karena nilai koefisien decay oksigen dan reaerasi pencemar akan berbeda utuk masing-masing jenis area (Chapra, 1997). Ciliwung dibagi menjadi 6 segmen utama pemantauan, dimana didalam pengerjaannya, model dibagi menjadi 3 komponen yaitu model untuk segmen 1, model untuk segmen 2,3 dan 4 dan model penyebaran untuk segmen 5 dan 6. Segmen 1 didominasi oleh pertanian dan tidak ada faktor urban dengan jenis air nya yaitu air permukaan dan limbah domestik ringan, untuk segmen 2,3 dan 4 merupakan daerah peralihan. Segmen 2 merupakan daerah urban, segmen 3 adalah daerah non urban namun masih dipengaruhi oleh aktifitas manusia dari segmen 2, dan daerah urban pada segmen 4 dengan jenis air limbah domestik ringan, untuk segmen 5-6 merupakan daerah pemukiman dengan jenis air limbah domestik berat namun telah ada pengolahan air. Berdasarkan hasil pemodelan yang diperoleh
dapat dirancang suatu pola managemen yang akan ditetapkan dan Skenario tingkat pengolahan air limbah yang diperlukan sebelum dialirkan ke Sungai Ciliwung.
METODOLOGI
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui beban pencemar dan penyebaran pencemar di Sungai Ciliwung. Secara geografis DAS Ciliwung terletak antara 106o 42'12" - 106o55'20" BT dan 6o11'54" – 7o01'27" LS (BBWS Ciliwung Cisadane, 2007). Pengumpulan data yang dilakukan melalui 2 (dua) metode yaitu dengan melakukan perhitungan dan observasi langsung (data primer) dan memperoleh data dari pihak lain (data Sekunder). Data-data sekunder dikumpulkan dari beberapa instansi terkait, yaitu peta Dasar DAS Ciliwung dan data kualitas air serta data hidrolik Sungai Ciliwung (Puslitbang Sumber Daya Air), Pengamatan di lapangan bertujuan untuk menentukan pengklasifikasian secara garis besar jenis kegiatan yang ada di sepanjang aliran sungai Ciliwung (DAS Ciliwung), dan delineasi lahan yang berguna untuk mengetahui jenis dan aktivitas-aktivitas apa saja yang ada di dalamnya, disesuaikan dengan Peta Rupa Bumi Indonesia yang diperoleh. Data terdiri dari pemetaan dan deliniasi tata guna lahan, perhitungan beban pencemar, analisis hidrolik dan kualitas air menggunakan qual2k dan kalibrasi model. Parameter yang akan dianalisa adalah BOD dan DO.
Parameter hidrolik sungai sangat menentukan keakuratan pendeskripsian penyebaran pencemar. Data hidrolik berupa debit, kecepatan, travel time dan kedalaman sungai dimasukkan ke dalam model dengan asumsi bahwa parameter tersebut meruakan media pembawa parameter kualitas air dari hulu sampai dengan hilir. Perhitungan dasar dari model qual2k adalah pencampuran konsentrasi yang terjadi disepanjang aliran sungai. Dari hasil running Qual2K akan diperoleh data. Data tersebut akan dibandingkan dengan data hasil perhitungan yang telah dilakukan sebelumnya menggunakan Microsoft excel. Akan terdapat perbedaan antara hasil Qual2K dengan hasil perhitungan, untuk itu harus dilakukan kalibrasi supaya hasil Qual2K mendekati hasil perhitungan yang telah dilakukan. Hasil Qual2K yang telah dikalibrasi itulah yang nantinya dijadikan dasar untuk melakukan simulasi dan pengambilan kebijakan pengelolaan kualitas air sungai. Metodologi penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Metodologi penelitian.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Estimasi Beban Pencemar
Perhitungan estimasi beban pencemar awal, dilakukan untuk setiap ruas. Beban pencemar berasal dari beberapa aktivitas yang terdapat di setiap ruas(desa), aktivitas meliputi industri, domestik, pertanian dan peternakan. Angka emisi untuk setiap parameter yang diuji penting untuk diketahui. Berikut ini adalah hasil perhitungan beban pencemar masing-masing segmen berdasarkan aktivitas yang terdapat pada reach (ruas), Tabel 1 merupakan perhitungan estimasi distribusi beban pencemar di Sungai Ciliwung.
Tabel 1. Estimasi distribusi beban pencemar Sungai Ciliwung.
| Segmen | Jumlah Ruas | Wilayah Administrasi | Beban Pencemar (kg/hr) | ||
|---|---|---|---|---|---|
| BOD | Tot-N | Tot-P | |||
| Segmen 1 (Atta'awun | 1-24 | Kab. Bogor | 10529,31 | 512,62 | 55,40 |
| Katulampa | |||||
| Segmen 2 (Katulampa – | 25-36 | Kota Bogor | 5808,5 | 282,81 | 30,45 |
| Kedung Halang) | |||||
| Segmen 3 (Kedung | 37-50 | Kota Bogor | 13179 | 642,25 | 55,90 |
| Halang-Pondok Rajeg) | |||||
| Segmen 4 ( Pondok Rajeg | 51-62 | Kota Depok | 13577,5 | 661,2 | 71,21 |
| – Kelapa Dua) | |||||
| Segmen 5(Kelapa Dua | 63-86 | DKI Jakarta | 28180,9 | 1201,19 | 147,91 |
| Manggarai | |||||
| Segmen 6 | 87-103 | DKI Jakarta | 9533 | 26,62 | 41,14 |
| (Manggarai) | |||||
| TOTAL | 103 | ||||
Analisis Data Hidrolik
Pelaksanaan pemodelan kualitas air sungai dimulai dengan mengetahui data hidrolik berupa debit, kecepatan, kedalaman dan travel time lokasi sampling, hal ini berpengaruh besar terhadap hasil pemodelan, karena Qual2k tidak hanya memodelkan kualitas air berdasarkan parameter kinetic, namun juga berdasarkan parameter hidrolik yang ada. Faktor hidrolik menjadi hal sangat penting dalam menentukan pola penyebaran dari pencemar yang masuk ke sungai utama baik dari anak sungai, maupun distribusi pencemar langsung dari sumber. Gambar 2 merupakan data hidrolik untuk Sungai Ciliwung.
Gambar 2. Data hidrolik Ciliwung.
Analisis Kualitas Air
Kegiatan sepanjang aliran sungai Ciliwung yang dimulai dari hulu (atta-awun) sampai dengan hilir (Pintu Manggarai) di dominasi oleh buangan domestic dari pemukiman dan rumah tangga. Seperti halnya negara berkembang lainnya seperti India buangan domestic dari perumahan dan juga industri merupakan faktor utama penurunan kualitas air sungai, sampai pada tingkat pencemaran berat (Kalburgi, dkk, 2010).
Berdasarkan hasil data sekunder dan pantauan (observasi lapangan) kualitas air Sungai Ciliwung telah tercemar berat hal ini dapat dilihat dari parameter-parameter baik fisika maupun kimia yang melebihi baku mutu air permukaan kelas II Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air. Dari parameter BOD dan Do yang dianalisis didapat di beberapa titik pemantauan sudah tidak sesuai dengan kriteria mutu air untuk kelas III yang disyaratkan. Untuk melihat kondisi kualitas air secara keseluruhan, maka akan disajikan profil kualitas air untuk parameter DO, BOD, yang telah dilakukan pada tahun 2012 menunjukkan beberapa fenomena sebagai berikut:
A. Oksigen Terlarut (Do)
Nilai Oksigen terlarut merupakan salah satu parameter pencemaran kualitas air yang sangat penting, Nilai DO selalu berbanding terbalik dengan nilai BOD. Berdasarkan hasil pengamatan dan data sekunder hasil sampling dari Pusair, Jawa Barat, DO berfluktuasi dengan rentang nilai antara 0,3 mg/L sampai dengan 8 mg/L. Beberapa titik di Sungai Ciliwung Segmen 5 dan 6 telah mencapai kondisi anoxic hal tersebut ditandai dengan rendahnya nilai DO yaitu di titik KM 96,1 s.d KM 126,5 (Waduk Pluit), dapat dilihat pada Gambar 3.
Stasioning (km)
Gambar 3. Profil oksigen terlarut Sungai Ciliwung Segmen 1-6
B. Biochemical Oxygen Demand (BOD)
Pada Gambar 4 nilai BOD pada hampir semua titik pengamatan di Sungai Ciliwung Ssegmen 1-6 telah melebihi baku mutu yang ditetapkan yaitu untuk kelas III yaitu 6 mg/L, nilai BOD yang berfluktuasi dengan rentang antara 0.1 mg/L hingga mencapai titik tertinggi sebesar 14.5 mg/L di titik KM 126.5. Fenomena tersebut terjadi karena di sepanjang Sungai Ciliwung Segmen 1-6 dari hulu hingga ke hilir terdapat bernagai macam buangan dari domestic, pertanian, peternakan dan non domestil nilai BOD5semakin meningkat. Profil BOD dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Profil BOD Sungai Ciliwung Segmen 1-6
Kalibrasi Model Kualitas Air Parameter DO dan BOD
Berdasarkan data sekunder, dapat kita lihat bahwa kualitas air Sungai Ciliwung dari hulu ke hilir menunjukkan kualitas yang semakin buruk. Hal itu terjadi karena aktivitas yang ada di sepanjang Sungai Ciliwung yang menghasilkan limbah, baik limbah domestic, pertanian, peternakan maupun non domestik (komersil, rumah sakit, pabrik).
A. Oksigen Terlarut (DO)
Berdasarkan Gambar 3 dapat kita lihat bahwa kecenderungan nilai DO dari hulu ke hilir mengalami penurunan. Penurunan DO terjadi karena pencemaran yang terjadi sepanjang aliran sungai, yang bisa berasal dari limbah domestik maupun non domestik. Sedangkan kenaikkan nilai DO bisa terjadi karena beberapa hal, yaitu masukkan oksigen dari udara, pengenceran dari inlet dengan kondisi air (khususnya DO) yang lebih baik, self purification yang terjadi di sungai, terjadinya proses aerasi di badan air, misalnya akibat adanya terjunan karena ada bendung atau terjunan alamiah karena profil sungai. Kalibrasi nilai untuk parameter hidrolik berupa debit, kecepatan dan ketinggian air berpengaruh terhadap hasil simulasi model untuk parameter kualitas air. Pada Gambar 5 – 7 adalah hasil simulasi dan kalibrasi DO pada setiap pengerjaan model Qual2k segmen Sungai Ciliwung.
Gambar 5. Model dan kalibrasi DO Sungai Ciliwung Segmen 1.
Hasil kalibrasi parameter DO menunjukkan hasil matching curve R 2= 0.87 yang amat bermakna.
Gambar 6. Model dan kalibrasi DO Sungai Ciliwung Segmen 2,3, dan 4.
Hasil kalibrasi parameter DO menunjukkan hasil matching curve R 2=0.9 yang amat sangat bermakna.
Gambar 7. Model dan kalibrasi DO Sungai Ciliwung Segmen 5 dan 6.
Hasil kalibrasi parameter DO menunjukkan hasil matching curveR 2= 0,71 yang amat sangat bermakna.
B. Biochemical Oxygen Demand (BOD)
Berdasarkan hasil sampling Tabel 2 nilai BOD berfluktuasi dari hulu ke hilir, namun mengalami kecendrungan meningkat semakin ke hilir. Konsentrasi BOD tertinggi terdapat pada segmen 5 dan 6 pada daerah hilir, berbanding lurus dengan jenis aktivitas dan jumlah penduduk yang ada pada daerah tersebut. Buangan organic terbesar dihasilkan oleh limbah domestic dimana hamper seluruh kawasan DAS Ciliwung pada segmen tersebut didominasi oleh kegiatan domestic berupa pemukiman dan non domestic. Pada Gambar 8 – 10 merupakan grafik hasil simulasi dan kalibrasi parameter BOD segmen 1-6 Sungai Ciliwung
Gambar 8. Model dan kalibrasi BOD Sungai Ciliwung Segmen 1.
Parameter ndikator pencemaran yang secara umum biasanya digunakan parameter BOD, dalam hal ini profil kualitas air yang dari hulu ke hilirnya berfluktuasi didapatkan matching curve R2 = 0,83 masih bermakna pada level p=0,01.
Gambar 9. Model dan kalibrasi BOD Sungai Ciliwung Segmen 2,3, dan 4.
Hasil kalibrasi parameter BOD menunjukkan hasil matching curveR 2= 0,67 yang amat sangat bermakna.
Gambar 10. Model dan kalibrasi kecepatan Sungai Ciliwung Segmen 5 dan 6.
Hasil kalibrasi parameter BOD menunjukkan hasil matching curve R 2= 0.9 yang amat sangat bermakna. Perkiraan dan penyebaran parameter pencemar BOD dan DO menunjukkan bahwa tingkat pencemaran yang terdapat di Sepanjang aliran Ciliwung telah melebihi baku mutu air. Hasil analisis model Sungai Ciliwung serupa dengan hasil pemodelan beberapa sungai di negara berkembang dengan dominasi kegiatan yang hampir sama. Seperti halnya pada Sungai Yamuna, Delhi India (M, Vasudevan, dkk, 2011), nilai DO mendekati angka nol dan nilai BOD mencapai 14 mg/l pada situasi sungai semakin ke hilir, dimana terdapat banyak masukan limbah domestic yang tidak diolah dengan baik.
Berdasarkan hasil dari kalibrasi model di atas maka dapat disajikan beberapa parameter kinetik model seperti pada Tabel 2 berikut ini.
Tabel 2. Koefisien kinetik parameter model kualitas air S.Ciliwung Segmen 1-6.
| Segmen | K1 (Koefisien Decay BOD) | K2 (Koefisien Aerasi) | ||
|---|---|---|---|---|
| Standar | Asumsi | Standar | Asumsi | |
| 1 (atta-awun) | 0,3 – 0,4 l/h * | 0,3 l/h | 0,4 - ,69 l/h * | 0,4 l/h |
| 2,3 dan 4 | 0,35 l/h** | 0,35 l/h | 0,35 – 0,46 l/h** | 0,4 l/h |
| 5 dan 6 | 0,12-0,23 l/h*** | 0,12 l/h | 0,35 – 0,46 l /h** | 0,45 l/h |
Sumber :Chapra, 1997
Ket : K1=* Limbah tanpa pengolahan, ** Limbah domestik ringan, ***Limbah domestik dengan adanya pengolahan; K2=*Sungai besar dengan kecepatan 0,55< U < 1,5, ** Sungai besar dengan kecepatan rendah (<0,55)
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengumpulan dan analisis data pencemar BOD berasal dari beberapa jenis kegiatan yang ada disepanjang aliran sungai Ciliwung, mulai dari pertanian, peternakan dan pemukiman. Segmen 1 didominasi oleh pertanian dan tidak ada faktor urban dengan jenis air nya yaitu air permukaan dan limbah domestic ringan, kalibrasi hasil model parameter DO dan BOD mendapatkan nilai K1sebesar 0,3 l/hr dan K2 sebesar 0,4 l/hr, untuk segmen 2,3 dan 4 merupakan daerah peralihan. Segmen 2 merupakan daerah urban, segmen 3 adalah daerah non urban namun masih dipengaruhi oleh aktifitas manusia dari segmen 2, dan daerah urban pada segmen 4 dengan jenis air limbah domestik ringan, kalibrasi hasil model mendapatkan hasil K1 sebesar 0,35 l/hr dan K2 adalah 0,4 l/hr, untuk segmen 5-6 merupakan daerah pemukiman dengan jenis air limbah domestik berat namun telah ada pengolahan air, kalibrasi hasil model mendapatkan nilai K1 sebesar 0,12 l/hr dan K2 sebesar 0,45l/hr. Grafik model menunjukkan bahwa semakin ke hilir, beban pencemar dan nilai BOD semakin meningkat mencapai 14,39 mg/l, nilai tersebut telah melebihi baku mutu air Kelas III yaitu sebesar 6 mg/l. Berdasarkan hasil pemodelan yang diperoleh dapat dirancang suatu pola managemen yang akan ditetapkan dan Skenario tingkat pengolahan air limbah yang diperlukan sebelum dialirkan ke Sungai Ciliwung.