Kualitas Air Sungai Siapa Peduli, Mengapa dan Bagaimana?

Ir. Moh Sholichin MT., Ph.D

CV. AE MEDIA GRAFIKA

ii

Kualitas Air Sungai Siapa Peduli, Mengapa dan Bagaimana?

ISBN: 978–602–6637–47–5 Terbitan ke-1, Juli 2019

Penulis

Ir. Moh Sholichin MT., Ph.D

Penerbit CV. AE MEDIA GRAFIKA Jl. Raya Solo Maospati, Magetan, Jawa Timur 63392 Telp. 082336759777 email: aemediagrafika@gmail.com website: www.aemediagrafika.com Hak cipta @ 2019 pada penulis Hak Penerbitan pada CV. AE MEDIA GRAFIKA

Dilarang memperbanyak karya tulis ini dalam bentuk

dan dengan cara apapun tanpa ijin tertulis dari penerbit,

kecuali dalam hal pengutipan untuk penulisan artikel

atau karangan ilmiah

iii

PENGANTAR PENULIS

Kualitas air sungai menjadi topik yang selalu uptodate untuk

terus dibahas oleh semua kalangan yang peduli terhadap lingkungan,

baik peneliti, akademisi, agen lingkungan dan masyarakat luas.

Pembahasan terhadap kualitas air sungai, sangat erat hubungannya

dengan berbagai sumber pencemaran air, antara lain dari limbah

domestik, limbah industri dan limbah pertanian dan lain sebagainya.

Karena air bersih menjadi kebutuhan utama bagi keberlangsungan

kehidupan semua makhluk di muka bumi ini. Air bersih diperlukan

penyediaan minum, perikanan, pertanian, industri, perdagangan dan

keperluan lainnya.

Maksud dari buku “Kualitas Air Sungai; Siapa Peduli, Mengapa

dan Bagaimana? “, adalah dalam upaya turut memberikan sumbangan

pemikiran dan kepedulian serta menggugah semua kalangan,

khususnya bagi para mahasiswa yang sedang studi dibidang sumber

daya air dan bidang lingkungan baik level sarjana maupun pasca

sarjana.

Buku ini menyediakan berbagai topik berkesinambungan dan

saling terkait yakni; Bab 1 tentang konsep dasar, Bab 2 tentang

peraturan perundangan yang berlaku, Bab 3 tentang standar

penetapan kualitas air, Bab 4 tentang sistem monitoring, Bab 5 tentang

Pengambilan Sampel Kualitas Air Sungai, Bab 6 tentang Analisis

Laboratorium, Bab 7 tentang program Qual2k dan Bab 8 tentang

contoh-contoh kasus penerapan program Qual2k.

Penulis berupaya membahas secara detail, namun masih mudah

untuk dipahami bagi khalayak pembaca. Pengenalan terhadap

program Qual2k sengaja di tampilkan pada bagian akhir, untuk

menambah pemahaman yang lebih mendapat bagi peneliti, dalam

iv

penetapan dan prediksi mutu air sungai sebagai bahan pertimbangan

pengambil kebijakan pada hak terkait.

Malang, Juni 2019

Penulis

v

PENGANTAR PAKAR

Oleh :

Prof. Dr. Ir. Mohammad Bisri, MS.

Puji syukur kita panjatkan ke hadirat Ilahi Rabbi, yang telah

melimpahkan segala nikmat, rahmat, dan inayah-Nya kepada kita

semua. Shalawat dan salam mudah-mudahan senantiasa dilimpahkan

oleh Allah kepada Nabi Muhammad Saw., sebagai pembawa panji

Islam dan penerang hati umat manusia.

Kesuksesan belajar berawal dari kemauan dan ditunjang oleh

berbagai sarana, salah satu diantaranya adalah buku. Buku berjudul

“Kualitas Air Sungai; Siapa Peduli, Mengapa dan Bagaimana”

merupakan buku yang baik untuk digunakan mahasiswa dan pembaca

lainnya dalam mempelajari kualitas air sungai akibat berbagai beban

pencemaran yang masuk ke badan sungai. Di sisi lain buku ini juga

memberikan informasi secara praktis mengenai berbagai macam

sumber pencemaran, cara menentukan beban pencemaran, aspek

hukum terkait pengendalian pencemaran, serta program Qual2k yang

bisa dipakai untuk analisa kualitas air sungai serta contoh

penerapannya.

Akhir kata saya ucapkan selamat atas disusunnya buku

“Kualitas Air Sungai; Siapa Peduli, Mengapa dan Bagaimana” buku

ini oleh Ir. Moh. Sholichin, MT., Ph.D. Semoga ilmu yang tertuang dalam

buku ini dapat menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.

Malang, 02 Maret 2019

Prof. Dr. Ir. Mohammad Bisri, MS.

(Rektor UB, Periode 20014-2018)

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i PENGANTAR PENULIS iii PENGANTAR PAKAR v DAFTAR ISI vii DAFTAR TABEL ix DAFTAR GAMBAR xi Bab 1 Pendahuluan

1.1. Kondisi Sungai Kita 1 1.2. Konsep Kualitas Air 5

Bab 2 Peraturan Pengelolaan Air 2.1. Sejarah Singkat Perkembangan Peraturan Tentang Air 11

2.2. Standar Kualitas Air 15 2.2.1. Kualitas Air Sungai dan Danau 16 2.2.2. Kualitas Air Bersih/Air Minum 18

Bab 3 Pencemaran Air Sungai 3.1. Apa yang disebut Pencemaran Air? 21 3.2. Indikator Pencemaran Air 23

3.2.1. Parameter Fisik Pencemaran Perairan 24 3.2.2. Parameter Kimia 27

3.3. Metode Penentuan Status Mutu Air 31 Bab 4 Sistem Pengendalian Pencemaran Air

4.1. Umum 37 4.2. Inventarisasi dan Identifikasi Sumber Pencemar Air 38 4.3. Penetapan Daya Tampung Beban Pencemaran Air 55 4.4. Penetapan Baku Mutu Air Limbah; 61

4.4.1. Aspek-aspek yang harus dipertimbangkan dalam penetapan BMAL 61

4.4.2. Mekanisme Pendekatan 62 4.4.3. Prosedur dan Tahapan Penetapan 63 4.4.4. Hal-hal lain yang perlu diperhatikan dalam

peraturan BMAL 70

viii

4.5. Penetapan Kebijakan Pengendalian Pencemaran Air 71 4.5.1 Prinsip Dasar Kebijakan Pengendalian Pencemaran

Air 71 4.5.2 Tahapan dan Strategi Penyusunan Kebijakan

Pengendalian Pencemaran Air 77 4.5.3 Sinkronisasi Kebijakan Pengendalian Pencemar

Air 83 4.6. Perizinan 84

4.6.1 Kebijakan Penyelenggaraan Perizinan 84 4.6.2 Tata Cara Perizinan Lingkungan yang Berkaitan

dengan Pembuangan Air Limbah ke Sumber Air 86 4.6.3 Tata Cara Perizinan Lingkungan yang Berkaitan

dengan Pemanfaatan Air Limbah pada Tanah 93 4.6.4 Pasca Penetapan Izin 96

4.7. Pemantauan Kualitas Air 99 4.8. Pembinaan dan Pengawasan 99 4.9. Penyediaan informasi 109

Bab 5 Pengambilan Data Sampel Air Sungai 5.1. Umum 111 5.2. Penentuan Lokasi dan Titik Pengambilan 111 5.3. Peralatan Sample Air 117

Bab 6 Analisa Laboratorium Kualitas Air 6.1. Umum 125 6.2. QA/QC dalam Analisa Laboratorium 126 6.3. Fasilitas Laboratorium dan SDM 127 6.4. Penyajian Data Pengendalian Mutu (QC) 127 6.5. Metode Uji Parameter 128 6.5.1. Metode Analisa Biological Oxygen Demand (BOD) 128 6.5.2. Metode Analisa Chemical Oxygen Demand (COD) 131 6.5.3. Metode Analisa TSS (Total Suspended Solid) 132

Bab 7 Pengenalan Program Qual2k 7.1. Umum 133

7.1.1. Kerangka Kinerj QUAL2K 133 7.2. Panduan Awal Instalasi Qual2K 134 7.3. Segmentasi dan Hidrolik Qual2K 137 7.3.1. Keseimbangan Aliran 138 7.3.2. Karakteristik Hidrolik 139 7.3.2.1. Bendung 140 7.3.2.2. Rating Curve 141

ix

7.3.2.3. Persamaan Manning 141 7.3.2.4. Air Limpasan 143 7.3.3. Waktu 144 7.3.4. Dispersi Longitudinal 144 7.4. Suhu Model 145 7.4.1. Fluks Panas Permukaan 146 7.4.1.1. Radiasi Sinar Matahari 147 7.4.1.2. Radiasi Gelombang Panjang Atmosfer 150 7.4.1.3. Radiasi Gelombang Panjang Air 153 7.4.1.4. Konduksi dan Konveksi 153 7.4.1.5. Penguapan dan Kondensasi 156 7.4.2 Perpindahan Panas Sedimen Air 156 7.5. Model Konstituen 158 7.5.1. Konstituen dan Neraca Massal Umum 158 7.5.2. Dasar-dasar Reaksi 160 7.5.2.1. Reaksi Biokimia 160 7.5.2.2. Stoikiometri Bahan Organik 160 7.5.3. Reaksi Konstituen 162 7.5.3.1. Substansi Konservatif 162 7.5.3.2. Fitoplankton (ap) 162

7.5.3.3. Bottom Algae (ab) 165 7.5.3.4. Detritus (mo) 166 7.5.3.5. Reaksi CBOD (cs) Lambat 167 7.5.3.6. Reaksi CBOD (cf) Cepat 167 7.5.3.7. Nitroen Organik Terlarut (no) 168 7.5.3.8. Nitrogen Amonia (na) 168 7.5.3.9. Amonia Yang Tak Terisonasi 169 7.5.3.10. Nitrat Nitrogen (nn) 169

7.5.3.11. Fosfor Organik Terlarut (po) 169

7.5.3.12. Fosfor Anorganik (pi) 170

7.5.3.13. Oksigen Terlarut (o) 170 7.5.3.14. Patogen (x) 173 7.5.3.15. pH 173 7.5.3.16. Total Karbon Anorganik (cT) 175

7.5.3.17. Alkalinitas (Alk) 177 7.5.4. Model SOD/ Nutrient Flux 177 7.5.4.1. Diagenesis 178 7.5.4.2. Amonium 180 7.5.4.3. Nitrat 182 7.5.4.4. Metana 182 7.5.4.5. SOD 184 7.5.4.6. Fosfor Anorganik 184

x

7.5.4.7. Skema Solusi 185 7.5.4.8. Fluks Pelengkap 186

Bab 8 Contoh-contoh Pemantauan Kualitas Air 8.1. Contoh Studi Kali Surabaya 187

Glosarium 191 Daftar Pustaka 195

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Standar Kelas Air Sungai 17 Tabel 2.2. KepMenKes No. 492/MENKES/SK/VII/2010 19 Tabel 3.1. Jenis Pencemar dan Sumbernya 23 Tabel 3.2. Klasifikasi Padatan di Perairan Berdasarkan Ukuran Diameter 26 Tabel 3.3. Ion-ion yang Biasa Ditemukan di Perairan 27 Tabel 3.4. Kadar Oksigen dan Kaitannya dengan Organisme Akuatik 28 Tabel 3.5. Penentuan Sistem Nilai untuk Menentukan Status

Mutu Air Sungai 33 Tabel 3.6. Contoh Hasil Pengukuran Laboratorium dari Sebuah Sungai 33 Tabel 3.7. Contoh Hasil Analisa dengan Metode Storet 34 Tabel 3.8. Contoh Hasil Analisa dengan Metode IP 35 Tabel 4.1. Jenis, Sumber Data dan Tujuan Penggunaannya 39 Tabel 4.2. Karakteristik Air Limbah Domestik yang Belum di olah (Untreated Domestic Wastewater) 43 Tabel 4.3. Prioritas Pemilhan Lokasi Pengambilan Sampel 44 Tabel 4.4. Faktor Emisi Sumber Tak Tentu (Non Point Source) 55 Tabel 4.5. Kontanta Reaerasi 58 Tabel 4.6. Data Analisi dan Debit 60 Tabel 4.7. Data Analisis Parameter DO, BOD, dan COD 61 Tabel 4.8. Pengelompokan Informasi Berdasarkan Jenisnya 101 Tabel 4.9. Butir-Butir Rencana Kerja Pelaksanaan Pengawasan 103 Tabel 4.10. Hal-Hal Penting dalam Pelaksanaan Koordinasi dalam Persiapan Pengawasan 104 Tabel 4.11. Daftar Peralatan Standar dalam Pengawasan Pengendalian Pencemaran Air 105 Tabel 4.12. Rumus Perhitungan Debit Air Limbah di Lapangan 107 Tabel 5.1. Jumlah Titik Pengambilan Sampel Air Sungai Sesuai Klasifikasinya 114 Tabel 5.2. Letak Pengukuran Kecepatan Air Sungai pada Section Tertentu 114

xii

Tabel 5.3. Cara Pengawetan dan Penyimpanan Contoh Air 119 Tabel 5.4. Parameter Utama yang Diuji di Laboratorium dan Metode Uji Teknik Pengairan FT UB 122 Tabel 7.1. Nilai Tipikal untuk Eksponen Kurva Penilaian yang Digunakan untuk Menentukan Kecepatan dan Kedalaman dari Aliran 141 Tabel 7.2. Koefisien Kekasaran Mannig untuk Berbagai Permukaan Saluran Terbuka 143 Tabel 7.3. Koefisien yang Digunakan untuk Menghitung Refleksitivtas Berdasarkan Tutupan Awan 150 Tabel 7.4. Sifat Termal untuk Sedimen Alami dan Bahan yang Membentuk Sedimen Alami 157 Tabel 7.5. Model Variabel Keadaan 158 Tabel 7.6. Nilai yang Disarankan untuk Koefisien Pemadaman Cahaya 163 Tabel 7.7. Nilai Koefisien yang Digunakan untuk Memprediksi Efek Bendungan pada Reaerasi Aliran 172 Tabel 8.1. Pembagian Segmen Kali Surabaya 187 Tabel 8.2. Kondisi Hidrolis Kali Surabaya 189 Tabel 8.3. Parameter Kualitas Air yang Dimodelkan 191 Tabel 8.4. Teknik Simulasi 192

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Pencemaran di Sungai Cilamaya, Jawa Barat 3 Gambar 1.2. Pipa Outlet Pembuangan Limbah Cair dari Pabrik Percetakan 5 Gambar 4.1. Skema Tahapan Kegiatan Inventarisasi dan Identifikasi Sumber Pencemar Air 41 Gambar 4.2. Ilustrasi Pencampuran Air Sungai dengan Limbah Cair 60 Gambar 4.3. Diagram Alir Penentuan Parameter Kunci 67 Gambar 4.4. Bagan Alir Penyusunan dan Penetapan BMAL I 69 Gambar 4.5. Bagan Alir Penetapan dan Penyusunan BMAL II 70 Gambar 4.6. Komponen Kebijakan Pengendalian Pencemaran Air 72 Gambar 4.7. Sejarah Perkembangan Program Pengendalian Pencemaran Air 75 Gambar 4.8. Contoh Penetapan Target untuk Setiap Program Penurunan Beban Pencemaran 76 Gambar 4.9. Tahapan Penyusunan Kebijakan Pengendalian Pencemaran Air 78 Gambar 4.10. Sinkronisasi Kebijakan Pengendalian Pencemaran Air 83 Gambar 4.11. Diagram Alir Penetapan Prioritas dan Target Perizinan Lingkungan yang Berkaitan dengan Pembuangan Air Limbah ke Sumber Air 84 Gambar 4.12. Tata Cara Perizinan Lingkungan yang Berkaitan dengan Pembuangan Air Limbah ke Sumber Air 93 Gambar 5.1. Lokasi Pengambilan Sampel Air Sungai dari Wilayah Hulu Tengah dan Hilir 113 Gambar 5.2. Titik Pengambilan Sampel Air di Muara dan Pantai 117 Gambar 5.3. Contoh Alat Pengambil Contoh Sederhana Gayung Bertangkai Panjang 119 Gambar 5.4. Contoh Alat Pengambil Air Jenis Van Dorn Sampler 118 Gambar 5.5. Contoh Alat Sendor Kualitas Air Sungai 118

xiv

Gambar 5.6. Contoh Alat Sensor Kualitas Air Sungai 118 Gambar 6.1. Desain Program Analisis 125 Gambar 7.1. Kotak Dialog Tingkat Keamanan Makro Excel Untuk Menjalankan Q2K, Tingkat Keamanan Menengah Harus Dipilih 135 Gambar 7.2. Kotak Dialog Keamanan Makro Excel. Untuk Menjalankan Q2K, Tombol Enable Macros Harus Dipilih. 135 Gambar 7.3. Bila Status QUAL2K Diposisikan di Sudut Kiri Bawah Lembar Kerja. Ini Memungkinkan Anda untuk Mengikuti Kemajuan Menjalankan Model. 136 Gambar 7.4. Pesan Kesalahan yang Akan Terjadi Jika Anda Mengetikkan Jalur File yang Salah ke Sel B10 pada Lembar Kerja QUAL2K. 137 Gambar 7.5. Skema Segmentasi QUAL2K 138 Gambar 7.6. Mencapai Keseimbangan Aliran 138 Gambar 7.7. Cara Aliran Sumber Non-titik Didistribusikan ke suatu 139 Gambar 7.8. Bendung 140 Gambar 7.9. Saluran Trapesium 142 Gambar 7.10. Air Limpasan 144 Gambar 7.11. Neraca Panas 146 Gambar 7.12. Komponen Pertukaran Panas Permukaan 147 Gambar 7.13. Poin Sampel dari Keluarga Kurva Koberg untuk Menentukan Nilai Konstanta Aa dalam Persamaan Brunt untuk Radiasi Gelombang Panjang Atmosfer (Koberg, 1964). Garis-garis adalah Representasi Fungsional yang Digunakan dalam Q2K. 152 Gambar 7.14. Neraca Massa 159 Gambar 7.15. Model Kinetika dan Proses Perpindahan Massa. Variabel Keadaan Didefinisikan pada Tabel 10.5. 159 Gambar 7.16. Tiga Model yang Digunakan untuk Ketergantungan Cahaya Fotosintesis Fitoplankton dan Ganggang Bawah. Plot Menunjukkan Redaman Pertumbuhan Versus Intensitas PAR 188 Gambar 7.17. Tingkat Reaerasi (/d) Versus Kedalaman dan Kecepatan 171 Gambar 7.18. Air Mengalir di Atas Struktur Kontrol Sungai 172 Gambar 7.19. Konsentrasi Karbon Dioksida di Atmosfer seperti dicatat di Mauna LoaObservatory, Hawaii 176 Gambar 7.20. Skema Model fluks SOD-nutrisi dari Sedimen 178 Gambar 7.21. Representasi Bagaimana Pengendapan Partikel

xv

Organik Partikel (fitoplankton dan detritus) Ditransformasikan Menjadi Fluks Karbon Terlarut (JC), Nitrogen (JN) dan Fosfor (JP) dalam Fedimen Anaerob 179 Gambar 8.1. Perbandngan Model dan data untuk Parameter Debit 190 Gambar 8.2. Perbandingan Model dan Data untuk Parameter Kecepatan 190 Gambar 8.3. Perbandingan Model dan Data untuk Parameter Jarak 191 Gambar 8.4. Perbandingan Model dan Data untuk Parameter Kedalaman 191 Gambar 8.5. Profil DO Kali Surabaya berdasarkan Simulasi 1 193 Gambar 8.6. Profil BOD Kali Surabaya berdasarkan Simulasi 1 193 Gambar 8.7. Profil COD Kali Surabaya berdasarkan Simulasi 1 194 Gambar 8.8. Profil DO Kali Surabaya berdasarkan Simulasi 2 194 Gambar 8.9. Profil BOD Kali Surabaya berdasarkan Simulasi 2 194 Gambar 8.10. Profil COD Kali Surabaya berdasarkan Simulasi 2 195 Gambar 8.11. Profil TSS Kali Surabaya berdasarkan Simulasi 2 195 Gambar 8.12. Profil DO Kali Surabaya berdasarkan Simulasi 3 196 Gambar 8.13. Profil BOD Kali Surabaya berdasarkan Simulasi 3 196 Gambar 8.14. Profil TSS Kali Surabaya berdasarkan Simulasi 3 196