PENDAHULUAN
Arsen adalah elemen jejak yang bersifat toksik dan dapat menyebabkan dampak negatif terhadap kesehatan manusia seperti penyakit kulit, penyakit pencernaan, dan kanker (NRC, 1999). Salah satu sumber paparan arsen untuk manusia adalah melalui air tanah yang dimanfaatkan oleh manusia untuk berbagai macam keperluan (Smedley dan Kinniburgh, 2002). Permasalahan kesehatan manusia yang berkaitan dengan kontaminasi arsen pada air tanah telah didapati terjadi di Taiwan (Chen, dkk., 1994), Chile (Smith, dkk., 1998), Bangladesh (Roy and Hossain, 2013), Argentina (Bates, dkk., 2004), Meksiko (Meza, dkk., 2004), China (Fujiona, dkk., 2004), dan India (Jangle, dkk., 2016). Salah satu air tanah yang terindikasi mengandung arsen adalah air tanah suhu tinggi yang berada pada lokasi yang terpengaruh oleh sistem panas bumi (Smedley dan Kinniburgh, 2002).
Daerah aliran sungai (DAS) Ciwidey merupakan area di salah satu lereng Gunung Patuha adalah lokasi yang memiliki banyak manifestasi panas bumi. Iskandar, dkk. (2013) melakukan penelitian tentang tipe dan sumber mata air hangat dan panas pegunungan di sekitar Cekungan Bandung dan kaitannya dengan potensi kotaminan alami. Dari penelitian yang telah dilakukan, diketahui bahwa air di mata air panas Walini (selatan cekungan Bandung) berhubungan dengan proses aliran fluida termal dan bercampur dengan air tanah dangkal. Konsentrasi arsen di Kawah Putih mencapai 279 µg/l, konsentrasi arsen di mata air hangat Alun-alun Ciwidey adalah 6,9 µg/l, dan konsentrasi arsen di mata air hangat Baturunggul Ciwidey mencapai 45 µg/l (Sriwana dkk., 1998). Herdianita dan Priadi (2008) menyebutkan bahwa konsentrasi arsen pada mata air panas Cimanggu, Ciwidey adalah < 0,1 mg/l. Purnomo dan Pichler (2014) menyatakan bahwa konsentrasi arsen pada mata air panas di sistem panas bumi Gunung Patuha adalah 43,1 µg/l, dan konsentrasi arsen pada Kawah Putih adalah 236,5 µg/l. Beberapa konsentrasi arsen pada manifestasi panas bumi Gunung Patuha jauh melebihi batas aman konsentrasi arsen yang diperbolehkan oleh WHO untuk sumber air minum yaitu 10 µg/l (WHO, 2006).
Jumlah penduduk di DAS Ciwidey yang meliputi 5 Kecamatan yaitu Kecamatan Soreang, Katapang, Banjaran, Pasir Jambu, dan Ciwidey adalah 536,684 jiwa (Badan Pusat Statistik, 2017). Jika mengacu pada data PDAM Kabupaten Bandung tahun 2013, persentase penduduk terlayani oleh PDAM Kabupaten Bandung adalah sebesar 19.75%. Dengan demikian, sekitar 81.25% penduduk di Sub-DAS Ciwidey memanfaatkan air tanah sebagai sumber air minum. Hal ini semakin menguatkan bahwa air tanah masih menjadi sumber air minum utama bagi sebagian besar penduduk Indonesia, bahkan di beberapa negara lain pun sama (Prilia dan Kamil, 2011).
METODOLOGI
Lokasi penelitian berada pada DAS Ciwidey (Gambar 1), yaitu Gunung Patuha sebagai batas selatan dan Sungai Citarum sebagai batas utara. Batas barat dan timur mengikuti pola aliran sepanjang DAS Ciwidey dengan luas 288.31 km2 . DAS Ciwidey terdiri atas 5 Kecamatan yaitu Kecamatan Soreang, Kecamatan Katapang, Kecamatan Banjaran, Kecamatan Pasir Jambu, dan Kecamatan Ciwidey.

Gambar 1. Lokasi Penelitian (Sriwana, dkk., 1998, dengan modifikasi)
Sampel penelitian terdiri atas 1 sampel air Kawah Putih (U 39), 1 sampel mata air panas (U 40), 2 sampel air mata air dingin (MA 01 dan MA 02), dan 38 sampel air tanah dangkal yang diambil dari sumur gali warga dengan jarak pengambilan sampel + 500 meter atau dengan kata lain tersebar secara merata mewakili seluruh area penelitan. Pengukuran kedalaman muka air tanah dilakukan untuk mengetahui pola aliran air tanah dangkal pada wilayah penelitian. Parameter suhu, pH, dan daya hantar listrik diukur secara langsung di lapangan. Adapun parameter arsen diukur di laboratorium dengan menggunakan metode uji EPA SW-846 Method 6020B: Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry. Sebanyak 100 ml sampel air disimpan dengan menggunakan botol HDPE (high density polyethylene) dan diawetkan dengan menggunakan HNO3. Data sekunder yang digunakan dalam penelitian adalah data yang dapat mendukung analisa data primer. Beberapa data sekunder yang dibutuhkan antara lain: Peta Topografi, Peta Geologi Indonesia Lembar Bandung, Lembar Sidangbarang dan Banjarwaru, Lembar Garut dan Pameumpuk, dan Peta Rupa Bumi Kabupaten Bandung.
Berkaitan dengan cara untuk identifikasi sebaran arsen dalam air tanah, digunakan metode geostatistik kriging. Hossain, dkk. (2006) melakukan penelitian mengenai manajemen berbasis geostatistik untuk air tanah yang terkontaminasi arsen di Bangladesh. Hasil penelitian ini menyebutkan bahwa metode geostatistik kriging sangat efektif untuk membuat keputusan awal mengenai manajemen air tanah yang terkontaminasi arsen. Metode kriging digunakan untuk mengetahui nilai konsentrasi arsen di air tanah pada lokasi yang tidak dilakukan pengambilan sampel air tanah. Penelitian lain terkait dengan penggunaan metode geostatistik dilakukan oleh Venkatraman, dkk. (2016). Penelitian yang dilakukan bertujuan untuk mengevaluasi kontaminan air tanah dan sumbernya di Kota Miryang, Korea. Kriging merupakan salah satu teknik geostatistik yang dapat digunakan untuk interpolasi data sehingga nilai pada lokasi yang tidak diketahui nilainya dapat diprediksi dengan menggunakan nilai dari lokasi terdekat (Adhikari, dkk., 2010). Penelitian ini menggunakan dua (2) tipe metode kriging, yaitu ordinary kriging (OK) dan simple kriging (SK). Perbedaan kedua metode ini terletak pada asumsi stasioneritas dimana SK menggunakan asumsi nilai rerata dan distribusi di seluruh wilayah adalah konstan sedangkan OK tidak menggunakan asumsi ini dan sebagai gantinya adalah menghitung ulang rerata di seluruh wilayah dengan pergeseran radius pencarian (Wood dan Miller, 2016).
Data konsentrasi arsen dari 42 titik pengambilan sampel dilakukan uji distribusi untuk mellihat bagaimana persebaran data. Data lingkungan umumnya terdistribusi tidak normal dan memerlukan transformasi terlebih dahulu. Hal ini dilakukan karena secara prinsip metode
kriging mengharuskan data terdistribusi normal. Pada penelitian ini, aplikasi metode kriging menggunakan perangkat lunak ArcMap 10.2.1. Dengan menggunakan perangkat lunak ini, dapat dilakukan uji distribusi, transformasi data, dan pembuatan peta prediksi sebaran konsentrasi arsen di wilayah penelitian. Ordinary kriging dilakukan dengan dan tanpa transformasi data. Transformasi yang digunakan adalah logaritma dan Box-Cox. Pada simple kriging dilakukan hal yang sama dan ditambah dengan transformasi normal score. Hasil dari seluruh metode kriging tersebut dibandingkan nilai root mean square (RMS), mean standardized, RMS standardized, dan average standard error untuk mengetahui tipe kriging terbaik dan model prediksi yang paling akurat.
Sebelum membuat Peta Sebaran Arsen, terlebih dahulu dilakukan pembuatan Peta Aliran Air Tanah dengan menggunakan data kedalaman air tanah yang telah didapatkan. Data yang dibutuhkan pada pembuatan peta ini adalah data koordinat (x dan y) dan data kedalaman muka air tanah (z). kedua data tersebut diolah dengan menggunakan perangkat lunak ArcGIS 10.2.1 menggunakan metode interpolasi kriging. Dalam pembuatan peta tersebut langkah yang dilakukan adalah dengan menggunakan tools Geostatistical Analysis. Pada tools tersebut, dilakukan transformasi data terlebih dahulu apabila data yang didapatkan tidak terdistribusi normal. Setelah didapatkan Peta Aliran Air Tanah, langkah selanjutnya adalah melakukan pembuatan Peta Prediksi Sebaran Arsen dengan menggunakan perangkat lunak yang sama. Data yang digunakan adalah data koordinat (x dan y) dan data konsentrasi arsen (z). Perangkat lunak ArcGIS menyediakan berbagai macam pilihan metode kriging, sehingga dapat dibandingkan metode kriging yang paling tepat untuk data yang didapatkan.
Untuk melakukan penentuan tipe air tanah, dilakukan dengan metode Kurlov dan Diagram Piper. Untuk dapat menggunakan kedua metode tersebut, konsentrasi ion mayor berupa Ca, Mg, Na, Cl, HCO3, SO4, NO3, CO3 2- , K, SiO2 yang didapatkan dalam bentuk berat per volume (mg/L), harus diubah menjadi berat miliekuivalen per volume. Penamaan air tanah dengan metode Kurlov dilakukan dengan mengurutkan jumlah unsur kation diikuti oleh unsur anion dengan jumlah ≥25% (Suharyadi, 1984). Sedangkan dengan Diagram Piper, maka konsentrasi yang telah diubah menjadi berat ekuivalen per volume diplotkan ke dalam Diagram Piper untuk mendapatkan jenis atau tipe air tanah. Setelah didapatkan tipe air tanah, maka dapat diketahui tipe batuan akifer air tanah di Sub-DAS Ciwidey. Selain itu, dilakukan analisis geokimia air tanah menggunakan Diagram Schoeller untuk mengetahui apakah arsen yang terkandung dalam air tanah merupakan arsen yang berasal dari sistem panas bumi atau berasal dari sumber lain selain panas bumi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengukuran lapangan untuk kedalaman muka air tanah menunjukkan bahwa aliran air tanah dangkal mengikuti bentukan topografi pada wilayah penelitian yaitu dari selatan ke utara (Gunung Patuha sebagai hulu, dan Sungai Citarum sebagai hilir). Adapun parameter pH menunjukkan nilai antara 5 hingga 7 kecuali pH pada Kawah Putih (Gunung Patuha) yang berkisar antara pH 1 hingga 2. Analisa laboratorium untuk parameter arsen (Tabel 1) menunjukkan konsentrasi yang bervariasi dari 0.001 mg/l sampai dengan 3.25 mg/l yang sebagian besar melebihi batas aman konsentrasi arsen pada air minum yang telah ditetapkan oleh WHO dan Menteri Kesehatan Indonesia, yaitu 0.01 mg/l.
Tabel 1. Hasil analisa laboratorium untuk parameter arsen
| Nomor | Longitude | Latitude | Elevasi | Muka air tanah | Arsen (mg/l) |
|---|---|---|---|---|---|
| Sampel | (meter) | (meter) | |||
| U 01 | 107.542483 | -6.97638 | 690 | 2.9 | 1.301 |
| U 02 | 107.528477 | -6.96617 | 676 | 2 | 0.515 |
| U 03 | 107.529647 | -6.95277 | 711 | 5.5 | 0.864 |
| U 04 | 107.516088 | -6.95222 | 641 | 0.6 | 1.14 |
| U 05 | 107.531651 | -6.98055 | 669 | 1.1 | 0.852 |
| U 06 | 107.523871 | -7.01887 | 746 | 1.3 | 0.934 |
| U 07 | 107.521926 | -6.99693 | 683 | 1.4 | 1.04 |
| U 08 | 107.513368 | -6.98142 | 640 | 0.4 | 0.378 |
| U 09 | 107.49631 | -7.00403 | 652 | 0.8 | 1.09 |
| U 10 | 107.505262 | -7.03024 | 743 | 0.5 | 0.74 |
| U 11 | 107.516645 | -7.02688 | 769 | 0.9 | 0.742 |
| U 12 | 107.411543 | -7.11161 | 1285 | 3.8 | 1.31 |
| U 13 | 107.437766 | -7.10577 | 1315 | 2.4 | 1.37 |
| U 14 | 107.425986 | -7.1226 | 1294 | 2.2 | 0.963 |
| U 15 | 107.431705 | -7.14176 | 1384 | 2 | 0.858 |
| U 16 | 107.455266 | -7.1246 | 1248 | 2 | 1.21 |
| U 17 | 107.445711 | -7.07761 | 1252 | 2.6 | 0.987 |
| U 19 | 107.484273 | -7.08333 | 1256 | 2 | 0.679 |
| U 20 | 107.521151 | -7.0651 | 1197 | 0.5 | 0.617 |
| U 21 | 107.536196 | -7.07562 | 1094 | 1.7 | 0.471 |
| U 22 | 107.465823 | -7.09382 | 1087 | 1 | 1.01 |
| U 23 | 107.483321 | -7.09216 | 1063 | 1.5 | 0.334 |
| U 24 | 107.493045 | -7.06162 | 931 | 1.2 | 0.382 |
| MA 01 | 107.492489 | -7.06245 | 930 | 0 | 0.621 |
| U 25 | 107.554982 | -6.99943 | 693 | 2.8 | 0.7 |
| U 26 | 107.56776 | -7.00414 | 682 | 1.1 | 0.998 |
| U 27 | 107.545823 | -7.00359 | 685 | 0.7 | 1.14 |
| U 28 | 107.551648 | -7.03524 | 691 | 0.6 | 0.746 |
| U 29 | 107.538041 | -7.04302 | 720 | 16 | 0.865 |
| Nomor | Longitude | Latitude | Elevasi | Muka air tanah | Arsen (mg/l) |
|---|---|---|---|---|---|
| Sampel | (meter) | (meter) | |||
| U 30 | 107.498318 | -7.0394 | 853 | 1.5 | 0.545 |
| U 31 | 107.476652 | -7.08522 | 1071 | 0.8 | 0.399 |
| MA 02 | 107.476373 | -7.0765 | 1080 | 0 | 0.548 |
| U 32 | 107.498314 | -7.10938 | 1137 | 0.4 | 0.027 |
| U 33 | 107.468928 | -7.12771 | 1194 | 3 | 0.003 |
| U 34 | 107.494432 | -7.08911 | 1080 | 2.6 | 0.123 |
| U 35 | 107.486649 | -7.04469 | 1069 | 0 | 0.178 |
| U 36 | 107.475266 | -7.02358 | 1040 | 0 | 0.187 |
| U 37 | 107.504431 | -7.07272 | 1153 | 0 | 0.001 |
| U 38 | 107.473431 | -7.05356 | 1074 | 0 | 0.374 |
| U 39 | 107.403595 | -7.16353 | 2187 | 0 | 1.321 |
| U 40 | 107.397760 | -7.13604 | 1746 | 0 | 3.25 |
Hasil kriging (Gambar 2) menunjukkan bahwa sumber dari kontaminasi arsen pada air tanah dangkal di Sub-DAS Ciwidey adalah berasal dari manifestasi panas bumi yang ada di wilayah tersebut yaitu mata air panas yang berdekatan dengan Kawah Putih dengan nilai 3.25 mg/l. Konsentrasi arsen semakin berkurang menuju hilir, akan tetapi mengalami peningkatan lagi di daerah hilir (Sungai Citarum).

Gambar 2. Peta Prediksi Sebaran Arsen di Sub-DAS Ciwidey
Pada masing-masing tipe kriging didapatkan nilai prediksi kesalahan berupa nilai rerata (mean), Root Mean Square (RMS), Mean Standardized, Root Mean Square Standardized, dan Average Standard Error. Perbandingan nilai prediksi kesalahan pada Ordinary Kriging disajikan dalam Tabel 2, sedangkan nilai prediksi kesalahan pada Simple Kriging disajikan dalam Tabel 3.
Dilihat dari nilai prediksi kesalahan di atas dan dibandingkan dengan nilai target, urutan metode kriging terbaik untuk memprediksi sebaran arsen di Sub-DAS Ciwidey adalah Simple Kriging tanpa transformasi, dilanjutkan dengan Simple Kriging transformasi Box-Cox, Simple Kriging transformasi Normal Score, Ordinary Kriging tanpa transformasi, dan Ordinary Kriging transformasi Box-Cox. Adapun untuk transformasi logaritma baik Simple Kriging maupun Ordinary Kriging menunjukkan nilai Average Standard Error yang cukup tinggi sehingga dapat dikatakan bahwa kedua metode kriging ini paling tidak akurat untuk memprediksi sebaran konsentrasi arsen di Sub-DAS Ciwidey. Dari nilai prediksi kesalahan ini, dapat diketahui bahwa metode Simple Kriging lebih tepat digunakan untuk tipe data yang didapatkan.
Tabel 2. Prediksi kesalahan ordinary kriging
| Prediksi | Tanpa | Transfor-masi | Transfor-masi | |
|---|---|---|---|---|
| Kesalahan | Nilai Target | transformasi | Logaritma | Box-Cox |
| Mean | -0.0076 | 0.6301 | 0.0025 | |
| Root Mean Square (RMS) | Paling rendah | 0.4863 | 0.8806 | 0.4870 |
| Mean Standardized | 0 | -0.0204 | 0.1205 | 0.0131 |
| RMS Standardized | 1 | 1.2688 | 0.2978 | 1.2952 |
| Average Standard Error | Paling mendekati RMS | 0.3633 | 4.8248 | 0.3486 |
Tabel 3. Prediksi kesalahan simple kriging
| Prediksi | Tanpa | Transformasi | Transformasi | Transformasi | |
|---|---|---|---|---|---|
| Kesalahan | transformasi | Logaritma | Box-Cox | Normal Score | |
| Mean | -0.0297 | 0.6046 | -0.0094 | -0.0243 | |
| Root Mean | 0.4873 | 0.8083 | 0.4888 | 0.4833 | |
| Square (RMS) | |||||
| Mean | -0.0564 | 0.1734 | -0.0067 | -0.0061 | |
| Standardized | |||||
| RMS | |||||
| Standardized | 0.9581 | 0.2239 | 1.0078 | 1.0340 | |
| Average | 0.4585 | 0.4401 | |||
| Standard Error | 0.4916 | 3.727 | |||
Selain disajikan Peta Prediksi Sebaran Arsen, disajikan pula Peta Prediksi Standar Eror (Gambar 3) yang menggambarkan sebaran rentang kesalahan prediksi nilai arsen pada wilayah penelitian. Nilai prediksi standar eror ini serupa dengan simpangan baku. Dengan adanya prediksi standar eror, maka dapat dihitung nilai interval prediksi dengan rumus: µ + z σ (Bearden, 2014), dimana µ adalah nilai pada peta prediksi, σ adalah nilai prediksi standar eror, dan z didapatkan dari tabel Z statistik, yaitu 1.96 untuk confidence interval 95%. Sebagai contoh, pada satu titik di wilayah DAS Ciwidey yang memiliki nilai prediksi 0.847 mg/l arsen dan memiliki nilai prediksi standar eror 0.195 mg/l, maka rentang nilai pada titik tersebut adalah 0.465 mg/l sampai dengan 1.229 mg/l.
Analisa geokimia menggunakan Diagram Schoeller (Gambar 4) dilakukan untuk mengetahui apakah kontaminan arsen pada air tanah dangkal berasal dari sistem panas bumi Gunung Patuha. Dengan melakukan analisa geokimia air tanah menggunakan Diagram Schoeller, maka dapat diketahui apakah air tanah pada masing-masing formasi batuan berasal dari sumber yang sama. Analisa dilakukan dengan menggambarkan konsentrasi ion utama air tanah pada diagram semi-logaritma Schoeller. Hasil analisa menunjukkan untuk sampel M-01, M-02, dan M-03 dan M-04 menunjukkan pola yang sama, dimana sampel M-03 merupakan sampel air tanah yang berasal dari manifestasi panas bumi.

Gambar 3. Peta Prediksi Standar Eror Sebaran Arsen di DAS Ciwidey
Pada Sub-DAS Ciwidey, sesuai dengan hasil analisa geokimia air tanah yang telah dilakukan, kandungan arsen di Formasi Beser, Formasi Lahar dan lava Gunung Kendeng, dan Formasi Lava dan lahar Gunung Patuha berasal dari sistem panas bumi Gunung Patuha. Kehadiran arsen pada manifestasi panas bumi disebabkan oleh pelarutan batuan induk atau pencampuran dengan volatil magmatik saat air bersirkulasi dalam sistem panas bumi. Konsentrasi tertinggi arsen terdeteksi pada mata air panas (sampel U-39) yaitu 3.25 mg/L. Air pada mata air panas ini diperkirakan merupakan fluida panas bumi langsung yang tidak tercampur dengan air tanah pada perjalanannya ke permukaan. Kemudian, sebagian fluida panas bumi lainnya bercampur dengan air tanah dangkal dan mengalir mengikuti pola aliran air tanah, oleh karena itu konsentrasi arsen semakin mengecil menuju hilir.
Kontaminasi arsenik di air tanah dangkal Formasi Kosambi tinggi karena bebatuan dalam formasi mengandung banyak arsenik. Studi sebelumnya telah dilakukan oleh Iskandar et al (2013), menyatakan bahwa kandungan arsenik dalam sedimen dan batuan di sekitar mata air panas Ciwalini mencapai 102 mg/kg sedangkan kandungan arsenik dalam sedimen dan batuan di sekitar mata air dingin di Formasi Kosambi mencapai 52 mg/kg. Dengan demikian, wajar bahwa kandungan arsenik dalam air tanah dangkal di kedua formasi geologi cenderung tinggi.
Dari hasil analisis laboratorium, diketahui bahwa air tanah dangkal di Sub-DAS Ciwidey mengalami kontaminasi oleh arsen dengan konsentrasi melebihi ambang batas yang diperkenankan oleh WHO dan Menteri Kesehatan Indonesia. Jumlah penduduk di Sub-DAS Ciwidey yang meliputi 5 Kecamatan yaitu Kecamatan Soreang, Katapang, Banjaran, Pasir Jambu, dan Ciwidey adalah 536,684 jiwa (Badan Pusat Statistik, 2017). Jika mengacu pada data PDAM Kabupaten Bandung tahun 2013, persentase penduduk terlayani oleh PDAM Kabupaten Bandung adalah sebesar 19.75%. Berdasarkan hal ini, maka jumlah penduduk di DAS Ciwidey yang terpapar arsen karena memanfaatkan air tanah sebagai sumber air minum adalah sebanyak 430,600 jiwa.

Gambar 4. Analisis geokimia air tanah menggunakan Diagram Schoeller
KESIMPULAN
- 1. Air tanah dangkal di Sub-DAS Ciwidey mengalami kontaminasi oleh logam berat arsen (As) dengan konsentrasi 0.001 mg/l sampai dengan 3.25 mg/l.
- 2. Metode kriging yang paling tepat digunakan sehingga menghasilkan nilai prediksi sebaran arsen di Sub-DAS Ciwidey adalah Simple Kriging tanpa transformasi data.
- 3. Sebanyak 430,600 jiwa terpapar oleh arsen karena memanfaatkan air tanah sebagai sumber air minum.
