Upload
dinhduong
View
261
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
69
III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan di wilayah Kali Surabaya yang menerima beban
limbah domistik, industri, dan pertanian. Pemilihan Kali Surabaya sebagai obyek
penelitian didasarkan atas : (1) permasalahan pencemaran air Kali Surabaya telah
menjadi isu daerah Jawa Timur bahkan isu nasional yang melibatkan
multistakeholder; (2) Kali Surabaya dimanfaatkan sebagai sumber air minum
PDAM kota Surabaya sementara tingkat pencemaran terus meningkat; (3)
aktivitas industri di bantaran Kali Surabaya terus meningkat disertai peningkatan
beban pencemaran akibat limbah industri yang dihasilkan; (4) tanpa tindakan
pengendalian pencemaran Kali Surabaya berisiko terhadap kesehatan masyarakat.
Penelitian lapangan dilaksanakan selama 7 bulan mulai Agustus 2009 hingga
Februari 2010. Lokasi penelitian ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6 Lokasi penelitian.
Penentuan stasiun/lokasi pengambilan contoh air sungai untuk menentukan
parameter fisik dan kimia air dilakukan secara purposive sampling yang
dibedakan berdasarkan jarak dari Dam Jagir dan pertimbangan bahwa lokasi
tersebut merupakan kawasan industri dan kawasan padat pemukiman. Enam
70
lokasi pengambilan contoh yang dipilih adalah: (1) Bendung Gunungsari (2.60
km); (2) Jembatan Sepanjang (6.50 km); (3) Karangpilang (8.25 km); (4)
Tambangan Bambe (12.00 km); (5) Tambangan Cangkir (15.60 km); dan (6)
Jembatan Jrebeng (24.10 km).
Penentuan lokasi pengambilan contoh air minum PDAM untuk menentukan
kualitas fisik dan kimia air dan memprediksi risiko dampak pencemaran terhadap
kesehatan masyarakat juga dilakukan secara purposive sampling berdasarkan
jarak dari Karangpilang yang merupakan lokasi intake PDAM. Pengambilan
contoh air dilakukan pada setiap stasiun secara komposit tempat yaitu campuran
beberapa sampel pada satu aliran dari beberapa titik dengan volume dan waktu
yang sama, sehingga dengan metode komposit ini diharapkan dapat mewakili
kondisi perairan dari semua strata kedalaman pada masing-masing stasiun
pengamatan. Lokasi pengambilan contoh air untuk penentuan kualitas air Kali
Surabaya ditunjukkan pada Gambar 7.
Gambar 7 Lokasi sampling kualitas air Kali Surabaya.
3.2 Kondisi Umum Lokasi Penelitian
Kali Surabaya memiliki panjang sekitar 41 km mulai dari Dam Mlirip
hingga Dam Jagir/Ngagel. Lebar sungai bervariasi 60 hingga 100 meter. Debit air
Kali Surabaya bervariasi sepanjang tahun (berkisar 20 hingga 100 m3
/detik),
71
sementara berdasarkan data Perum Jasa Tirta, diketahui Debit di Dam Mlirip
bervariasi 7 hingga 70 m3/detik (Masduki & Apriliani 2008).
Kali Surabaya mempunyai beberapa anak sungai utama, yaitu Kali
Kedungsumur, Kali Marmoyo, Kali Banjaran, Kali Tengah, dan Kali Kedurus.
Anak sungai tersebut merupakan penyumbang pencemaran yang besar yang
berasal dari limbah industri, limbah domestik, dan limbah pertanian.
Kali Surabaya mempunyai catchment area yang luas, termasuk catchment
area anak sungainya. Kali Kedungsumur mempunyai catchment area sekitar 99
km2, alirannya berasal dari Watudakon yang melintasi Kali Brantas melalui
siphon dan masuk ke Kali Surabaya sekitar 1.5 km setelah Dam Mlirip. Kali
Banjaran mengalirkan air dari kawasan perkampungan di daerah Krikilan. Aliran
Kali Banjaran ini memasuki Kali Surabaya sekitar 20.5 km setelah Dam Mlirip.
Aliran Kali Tengah masuk ke Kali Surabaya sekitar 30 km setelah Dam Mlirip.
Kali Tengah merupakan saluran air limbah yang berasal dari beberapa industri di
sepanjang Kali Tengah. Aliran air Kali Kedurus masuk ke Kali Surabaya sekitar
39 km setelah Dam Mlirip atau sekitar 170 m setelah Dam Gunungsari. Kali
Kedurus merupakan saluran air limbah yang berasal dari rumah tangga di sekitar
Kali Kedurus. catchment area Kali Kedurus sekitar 71 km2.
Penggunaan utama air Kali Surabaya sesuai dengan peruntukannya adalah
untuk air baku air minum (berdasarkan SK Gubernur Jatim No. 413/1987 Kali
Surabaya ditetapkan sebagai sungai golongan B). Penggunaan lainnya adalah
untuk air industri, irigasi, dan perikanan.
3.3 Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah contoh air sungai, contoh
air minum PDAM Karang Pilang, NaOH, H2SO4, Na2SO3, NH4Cl, larutan
penyangga borat, H3BO3, larutan natrium fenolat, larutan NaClO, K2Cr2O7,
HgSO4, Ag2SO4, indikator feroin, fero amonium sulfat Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O,
asam sulfamat, MnCl2, KI, larutan standar Na2S2O3, pereaksi Nessler, brusin,
larutan NaCl, NaNO3, NaNO2, akuades, larutan sulfanilamid, larutan N-(1-
naftil)-etilendiamin dihidroklorida, amonium molibdat, SnCl2, larutan standar
fosfat, indikator fenolptalein, Hg(NO3)2, Pb(NO3)2, dan Cd(NO3)2.
72
Peralatan yang digunakan dalam penelitian meliputi: seperangkat peralatan
gelas untuk analisis kimia air, van dorn water sampler, coolbox, termometer,
pHmeter, konduktometer, quesioner, spektrofotometer, atomic absorption
spectrometry (AAS), software expert choise, dan software powersim.
3.4 Metode Pengumpulan Data
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah analisis deskriptif
kuantitatif dengan menggunakan data primer dan data sekunder
2NenN+
yang dirancang
untuk mendeskripsikan kondisi fisik, kimia, sosial dan ekonomi sebagai kondisi
eksisting lingkungan. Pengumpulan data primer dilakukan melalui wawancara,
kuisioner, survei lapangan serta pengukuran langsung di lapangan dan di
laboratorium terhadap parameter fisik, kimia air Kali Surabaya dan air limbah.
Wawancara pakar dilakukan untuk memperoleh data tentang kegiatan reduksi
beban pencemaran, teknologi pengendalian pencemaran, dan identifikasi elemen
kunci dalam analisis prospektif. Kuesioner digunakan untuk memperoleh data
persepsi dan partisipasi masyarakat dalam pengendalian pencemaran dan data
sosial ekonomi masyarakat. Studi kasus dan literatur digunakan untuk
memperoleh data sekunder dari instansi terkait atau literatur terutama hasil-hasil
penelitian dengan kasus yang serupa. Data sekunder yang dikumpulkan meliputi
jumlah penduduk, hotel, industri, debit buangan limbah industri, debit air Kali
Surabaya, kadar parameter pencemar bersumber dari limbah industri, limbah hotel,
dan saluran buangan, serta anak sungai. Untuk menentukan jumlah penduduk
yang akan disurvei untuk pengumpulan data persepsi masyarakat dan data sosial
ekonomi masyarakat di sekitar bantaran Kali Surabaya digunakan teknik
pengambilan contoh secara purposive sampling. Jumlah sampel responden
ditentukan dengan menggunakan rumus Storin dan Bag (Fauzy 2001). Rumus
penentuan jumlah sampel menurut Storin dan Bag adalah:
n = (6)
Keterangan: n = ukuran sampel minimal;
N = ukuran populasi;
e = batas kesalahan yang diinginkan
73
3.5 Rancangan Penelitian
3.5.1 Penentuan Kualitas Air
Parameter kualitas air mencakup parameter fisika dan kimia yang
menggambarkan kondisi kualitatif perairan Kali Surabaya dan kualitas air minum
PDAM dari semua lokasi pengambilan contoh. Analisis parameter kualitas air
menggunakan metode APHA (1998). Parameter kualitas air yang dianalisis
beserta metode, peralatan, dan tempat analisis disajikan dalam Tabel 17.
Tabel 17 Parameter kualitas air dan metode analisis serta alat yang digunakan
Parameter Satuan Metode Analisis Peralatan Tempat Analisis
I. Fisika 1. suhu 2. Konduktivitas 3. TSS
0
µC mho
mg/l
Pemuaian Konduktometri Gravimetri
Termometer Konduktometer Neraca Analitik
In situ In situ Laboratorium
II. Kimia 1. pH 2. DO 3. COD 4. BOD 5. NH3
-
mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l
(Amonia) 6. N-Nitrat 7. N-Nitrit 8. Fosfat 9. Kadar Hg 10. Kadar Pb 11. Kadar Cd
Potensiometri Titrasi Winkler Titrimetri Titrimetri Spektrofotometri Spektrofotometri Spektrofotometri Spektrofotometri Spektrometri Spektrometri Spektrometri
pHmeter Peralatan titrasi Peralatan titrasi Peralatan titrasi Spektrofotometer Spektrofotometer Spektrofotometer Spektrofotometer AAS AAS AAS
In situ Laboratorium Laboratorium Laboratorium Laboratorium Laboratorium Laboratorium Laboratorium Laboratorium Laboratorium Laboratorium
3.5.2 Beban Pencemaran dan Tingkat Pencemaran
Data yang dibutuhkan untuk menentukan beban pencemaran dan tingkat
pencemaran adalah sumber pencemar, nilai parameter pencemar, debit air limbah,
dan nilai parameter fisik kimia air Kali Surabaya. Pengumpulan data dilakukan
melalui analisis parameter pencemar (in situ dan laboratorium), wawancara, dan
data sekunder. Sumber pencemar yang diidentifikasi adalah industri, pemukiman,
dan hotel. Sumber pencemar industri adalah industri yang mengalirkan limbah ke
Kali Surabaya, terdiri atas industri yang membuang limbah zat organik dan
industri yang membuang limbah logam terlarut. Pengumpulan data beban limbah
industri, pemukiman, hotel, saluran buangan domestik, saluran limbah pertanian,
dan limbah lewat anak sungai mencakup lokasi, debit air limbah, dan parameter
74
pencemar dilakukan melalui survei lapangan, wawancara, data sekunder, dan
pengukuran bersama PJT-I.
3.5.3 Proyeksi Risiko Dampak Pencemaran Hg, Cd, dan Pb terhadap Kesehatan
Data dan informasi yang dibutuhkan untuk mengkaji proyeksi risiko
dampak pencemaran terhadap kesehatan adalah: (1) dosis referensi untuk setiap
jenis spesi kimia risk agent; (2) konsentrasi spesi kimia risk agent dalam air
minum PDAM, air sungai, dan sedimen. Pengumpulan data untuk proyeksi risiko
dampak dilakukan melalui analisis kimia terhadap contoh air Kali Surabaya dan
contoh air Kali Surabaya dan air minum PDAM yang bersumber dari Kali
Surabaya, serta data sekunder terutama nilai default dari Exposure Factor
Handbook (EPA 1990) dan reference dose (RfD) dari Integrated Risk Information
System (IRIS 2007).
3.5.4 Pemilihan Kegiatan Reduksi Beban Pencemaran yang Efektif dan Efisien
Pemilihan kegiatan reduksi beban pencemaran yang efektif dan efisien,
dikembangkan untuk menentukan pilihan alternatif dari berbagai kegiatan yang
diusulkan dalam menurunkan beban pencemar pada kali surabaya. Teknik
pengambilan keputusan yang digunakan adalah AHP. Alternatif kegiatan reduksi
beban pencemaran ditentukan berdasarkan sumber dari pakar dan pustaka.
Berdasarkan hasil kajian pustaka dan wawancara mendalam dengan pakar,
berhasil diidentifikasi sepuluh alternatif kegiatan reduksi beban pencemaran Kali
Surabaya, yaitu: (1) Pembuatan UPL komunal, (2) Penerapan pajak limbah
pencemar industri, (3) Pemantauan kualitas limbah dan sumber air, (4)
Penyuluhan, (5) Pengetatan sistem perijinan pembuangan limbah, (6) Sistem
penegakan hukum lingkungan, (7) Penetapan kelas air Kali Surabaya, (8)
Penetapan daya tampung beban pencemaran, (9) Relokasi industri, dan (10)
Penataan ruang. Kriteria yang digunakan untuk menentukan prioritas kegiatan
reduksi beban pencemaran adalah: (1) Keadilan, (2) Keberlanjutan, (3) Partisipasi
masyarakat, (4) Prosedur dan persyaratan, (5) Efisiensi, dan (6) Kemudahan
manajemen.
Pakar yang dilibatkan dalam penelitian ini minimal harus memenuhi salah
satu kriteria/persyaratan, yaitu (1) Mendapatkan pendidikan formal S2/S3 pada
75
bidang yang dikaji, (2) Berpengalaman dalam bidang yang dikaji, dan (3) Praktisi
dalam bidang yang dikaji.
3.5.5 Pemilihan Teknologi Pengendalian Pencemaran Air
Pemilihan teknologi pengendalian pencemaran air, dikembangkan untuk
menentukan pilihan teknologi pengendalian pencemaran air yang paling efektif.
Teknik pengambilan keputusan yang digunakan adalah teknik perbandingan
indeks kinerja (comparative performance index, CPI).
Alternatif teknologi pengendalian pencemaran air untuk berbagai teknologi
pengolahan kimia, fisika, biologi atau kombinasinya ditentukan berdasarkan
sumber dari pustaka dan pakar. Alternatif teknologi pengendalian pencemaran air
yang berhasil diidentifikasi berdasarkan pendapat pakar adalah: (1) Pengendapan,
(2) Screening, (3) Wastewater garden, (4) Filtrasi, (5) Lumpur aktif, (6)
Disinfeksi, dan (7) Biofilter, sedangkan kriteria yang digunakan untuk penilaian
alternatif adalah: (1) Efisiensi pemisahan; (2) Biaya investasi; (3) Produk
samping; (4) Biaya operasional; dan (5) Kemudahan pengoperasian.
3.5.6 Desain Model Pengendalian Pencemaran Air
Data yang diperlukan untuk mendesain model pengendalian pencemaran air
Kali Surabaya adalah beban pencemaran yang berasal dari limbah
pemukiman/domestik, limbah hotel, limbah pertanian, dan limbah industri.
Pengumpulan data tentang sumber-sumber pencemaran dan jenis pencemar yang
masuk ke Kali Surabaya dilakukan melalui data sekunder dan wawancara.
Sumber pencemar yang didata adalah pemukiman, hotel, industri, dan pertanian,
sedangkan parameter yang didata adalah jumlah masing-masing sumber, jumlah
pemakaian air, jumlah rumah tangga dan penduduk, debit air limbah, sarana
pembuangan dan pengolahan limbah.
Desain model dilakukan untuk melihat perilaku sistem dalam membantu
perencanaan strategi pengendalian pencemaran air Kali Surabaya. Model
bersandar pada hasil pendekatan kotak gelap dan kondisi faktual hasil studi yang
dikombinasikan dengan konsep teoritis dari berbagai kepustakaan. Perangkat
lunak yang digunakan sebagai alat bantu pemodelan sistem adalah powersim.
76
3.6 Analisis Data
3.6.1 Analisis Fisika dan Kimia Kualitas Air
Analisis parameter fisika dan kimia air sungai dan air minum PDAM
mengacu pada metode APHA (1998). Hasil analisis kualitas air dari semua lokasi
pengambilan contoh dibandingkan dengan Baku Mutu Perairan yaitu Peraturan
Pemerintah Nomor 82 tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan
Pengendalian Pencemaran Air.
3.6.2 Analisis Status Kualitas Air
Metode yang digunakan untuk menentukan status kualitas air atau indeks
mutu lingkungan perairan adalah metode STORET. Pada metode STORET data
parameter kualitas air hasil pengukuran dibandingkan dengan baku mutu air
disesuaikan dengan peruntukannya guna menentukan status kualitas air. Kualitas
air pada suatu sungai untuk suatu peruntukan air dan parameter-parameter kualitas
air yang telah melampaui atau tidak memenuhi syarat baku mutu dapat diketahui
dengan metode STORET.
Penentuan status kualitas air dengan metode STORET adalah dengan
menggunakan sistem nilai dari US-EPA (United State - Environmental Protection
Agency), dengan mengklasifikasikan kualitas air dalam empat kelas, yaitu :
(1) Kelas A : baik sekali, skor = 0 memenuhi baku mutu
(2) Kelas B : baik, skor = -1 s/d -10 tercemar ringan
(3) Kelas C : sedang, skor = -11 s/d -30 tercemar sedang
(4) Kelas D : buruk, skor ≥ -31 tercemar berat
Penentuan status kualitas air dengan metode STORET dilakukan dengan
langkah-langkah sebagai berikut:
1. Melakukan tabulasi data kualitas air yang memuat semua nilai hasil
pengukuran parameter fisika dan kimia (pH, DO, COD, BOD, TSS, N-NH3,
N-NO3, P-PO4
2. Membandingkan nilai minimum, maksimum, dan rata-rata hasil pengukuran
dari masing-masing parameter air dengan nilai baku mutu yang sesuai
dengan kelas air;
, dan kadar Hg, Pb, dan Cd) sehingga membentuk data dari
waktu ke waktu (time series data) dan mencantumkan nilai maksimum,
minimum, dan rata-rata hasil pengukuran masing-masing parameter pada
setiap lokasi pengamatan;
77
3. Jika hasil pengukuran memenuhi nilai baku mutu (hasil pengukuran ≤ baku
mutu) maka diberi skor 0;
4. Jika hasil pengukuran tidak memenuhi nilai baku mutu air (hasil pengukuran
> baku mutu), maka diberi skor:
Jumlah Contoh*) Nilai Parameter Fisika Kimia
< 10 Maksimum Minimum Rata-rata
-1 -1 -3
-2 -2 -6
≥ 10 Maksimum Minimum Rata-rata
-2 -2 -6
-4 -4 -12
*) Jumlah parameter yang digunakan dalam menentukan status mutu air
5. Jumlah negatif dari seluruh parameter dihitung dan ditentukan status
kualitasnya dari jumlah skor yang didapat dengan menggunakan sistem nilai.
3.6.3 Analisis Beban Pencemaran dan Tingkat Pencemaran
Analisis beban pencemaran dari berbagai sumber pencemar baik dari effluen
air limbah industri, limbah pemukiman, limbah hotel, dan limbah pertanian baik
melalui outlet maupun saluran/anak sungai dilakukan melalui pendekatan Rapid
Assessment (WHO 1993) dan faktor konversi (emisi) yang diperoleh dari pustaka.
Persamaan yang digunakan untuk menghitung beban pencemaran adalah:
BP = Q x Ci x f (7)
Keterangan: BP = beban pencemaran yang berasal dari sumber (kg / hari)
Q = debit air limbah atau air sungai (m3 / detik)
Ci
PBn
i∑=1
= konsentrasi parameter ke-i (mg / liter)
f = faktor konversi (86.4)
Total beban pencemaran dari suatu sumber ditentukan menggunakan
persamaan:
TBP =
Keterangan: TBP = total beban pencemaran yang masuk ke perairan
BP = beban pencemaran yang berasal dari sumber (ton/tahun)
n = jumlah sumber pencemar
i = beban limbah sungai ke-i
78
Penentuan tingkat pencemaran air Kali Surabaya relatif terhadap parameter
kualitas air yang diijinkan mengacu pada KepMen Lingkungan Hidup Nomor 115
tahun 2003, yaitu menggunakan metode indeks pencemaran (IP). Metoda ini
dapat langsung menghubungkan tingkat ketercemaran dengan dapat atau tidaknya
sungai dipakai untuk penggunaan tertentu dan dengan nilai parameter-parameter
tertentu. Pada penelitian ini parameter kualitas air yang digunakan untuk
menentukan tingkat pencemaran adalah: pH, TSS, DO, BOD, COD, N-NO3,
N-NO2, N-NH3, P-PO4, kadar Hg, Pb, dan Cd.
Penentuan tingkat pencemaran dengan indeks pencemaran (IP) Sumitomo
dan Nemerow dilakukan dengan langkah-langkah berikut:
1. Memilih parameter-parameter yang jika harga parameter rendah maka
kualitas air akan membaik;
2. Memilih konsentrasi parameter baku mutu yang tidak memiliki rentang;
3. Menghitung nilai Ci/Lij tiap parameter pada setiap lokasi sampling;
4.a. Jika nilai konsentrasi parameter yang menurun menyatakan tingkat
pencemaran meningkat, misal DO. Tentukan nilai teoritik atau nilai
maksimum Cim (misal untuk DO, maka Cim merupakan nilai DO jenuh);
Dalam kasus ini nilai Ci/Lij hasil pengukuran digantikan oleh nilai Ci/Lij
hasil perhitungan, yaitu :
(Ci/Lij)baruijim
pengukuranhasiliim
LCCC
−
− )( =
4.b. Jika nilai baku Lij
- untuk C
memiliki rentang, maka :
i ≤ Lij rata-rata (Ci/Lij)baru})(){(
])([
min ratarataijij
ratararaiji
LLLC
−
−
−−
=
- untuk Ci > Lij rata-rata (Ci/Lij)baru})(){(
])([
max ratarataijij
ratararaiji
LLLC
−
−
−−
=
4.c. Jika dua nilai (Ci/Lij) berdekatan dengan nilai acuan 1.0, misal C1/L1j =
0.9 dan C2/L2j = 1.1 atau perbedaan yang sangat besar, misal C3/L3j = 5.0
dan C4/L4j = 10.0, maka tingkat kerusakan badan air sulit ditentukan. Cara
untuk mengatasi kesulitan ini adalah :
(1) Penggunaan nilai (Ci/Lij) hasil pengukuran kalau nilai ini < 1.0.
(2) Penggunaan nilai (Ci/Lij)baru jika nilai (Ci/Lij) hasil pengukuran > 1.0:
(Ci/Lij)baru = 1.0 + P.log(Ci/Lij)hasil pengukuran
79
P adalah konstanta (biasanya digunakan nilai 5).
5. Menentukan nilai rata-rata (Ci/Lij)R dan nilai maksimum (Ci/Lij)M dari
keseluruhan Ci/Lij
2)/()/( 22
RijiMiji LCLC +
;
6. Menentukan harga indeks pencemaran (IP) menggunakan formula:
IP = (8)
dengan : IP = indeks pencemaran
Ci = konsentrasi parameter kualitas air (i)
Lij = baku mutu peruntukan air (j)
(Ci/Lij)M = nilai maksimum Ci/Lij
(Ci/Lij)R = nilai rata-rata Ci/L
RfDInk
ij
Evaluasi terhadap nilai indeks pencemaran (IP) Sumitomo dan Nemerow
adalah :
0 ≤ IP ≤ 1.0 memenuhi baku mutu (kondisi baik)
1.0 < IP ≤ 5.0 tercemar ringan
5.0 < IP ≤ 10 tercemar sedang
IP > 10 tercemar berat
3.6.4 Analisis Risiko Dampak Pencemaran Hg, Cd, dan Pb terhadap Kesehatan
Tingkat risiko dampak pencemaran terhadap kesehatan dinyatakan sebagai
risk quotient (RQ) untuk efek-efek non karsinogenik (IPCS 2004; ATSDR 2005;
Rahman 2007) dan excess cancer risk (ECR) untuk efek-efek karsinogenik (EPA
2005; Rahman 2007). Persamaan yang digunakan untuk menghitung RQ adalah:
RQ = (9)
Keterangan: Ink = asupan (intake) non karsinogenik (mg/kg bb /hari)
RfD = dosis referensi (reference dose) (mg/kg bb/hari)
Risiko kesehatan dinyatakan ada dan perlu dikendalikan jika RQ > 1, namun jika
RQ ≤ 1, risiko tidak perlu dikendalikan tetapi perlu dipertahankan agar nilai
numerik RQ tidak melebihi 1.
Nilai ECR diperoleh dengan mengalikan cancer slope factor (CSF) dengan
asupan karsinogenik risk agent (Ik):
80
ECR = CSF x Ik (10)
Risiko kesehatan tidak dapat diterima bila 10-6 < ECR < 10-4
avgb
tE
txWDxfxRxC
(US-EPA 1990).
Jumlah asupan (intake) dari air minum dihitung menggunakan persamaan
(ATSDR 2005; Rahman 2007):
I = (11)
Keterangan : I = asupan (mg/kg/hari)
C = konsentrasi risk agent (mg/l)
R = laju asupan atau konsumsi (L/hari)
fE = frekuensi pemaparan (hari/tahun)
Dt = durasi pemaparan (30 tahun untuk nilai default residensial)
Wb = berat badan (kg)
tavg = periode waktu rata-rata (70 tahun x 365 hari/tahun untuk zat karsinogen, Dt x 365 hari/tahun untuk zat nonkarsinogen)
Untuk mengkuantifikasi paparan yang berkaitan dengan kontaminasi logam
merkuri (Hg), timbal (Pb), dan cadmium (Cd) di Kali Surabaya digunakan analisis
risiko kesehatan terhadap penduduk yang melakukan aktivitas langsung di Kali
Surabaya (mandi, mencuci, berenang). Model yang digunakan adalah model
analisis risiko kesehatan yang dikembangkan oleh National Institute of Public
Health and Environmental Protection (diacu dalam Albering et al. 1999) yang
mencakup lima jalur pemaparan, yaitu (1) sedimen, (2) air permukaan, (3)
material tersuspensi, (4) kontak kulit dengan air permukaan, dan (5) kontak kulit
dengan sedimen. Persamaan yang digunakan dalam model untuk menghitung total
pemaparan adalah (Whitmyre et al. 1992; Albering et al. 1999):
1) Asupan (intake) bersumber dari sedimen (mg/kg bb/hari)
IdsbW
AFxEFxIRsxCs = (12)
Keterangan:
CS
Wb = berat badan (kg)
= konsentrasi kontaminan dalam sedimen (mg/kg dw)
IRs = laju asupan sedimen (kg dw/hari paparan)
EF = frekuensi paparan (hari/365 hari)
AF = faktor absorpsi (tanpa satuan), dan
81
2) Asupan yang bersumber dari sungai (air permukaan) (mg/kg bb/hari)
IWSbW
AFxEFxIRwxCw = (13)
Keterangan:
CW = konsentrasi kontaminan dalam air permukaan (mg/l)
IRw = laju asupan air permukaan (liter/hari paparan)
3) Asupan yang bersumber dari material tersuspensi (mg/kg bb/hari):
ISMbW
AFxEFxIRwxCMWxCM = (14)
Keterangan:
CM = konsentrasi kontaminan dalam material tersuspensi (mg/kg dw)
CMW = kandungan material tersuspensi di air permukaan (kg/liter)
4) Asupan lewat kontak dermal dengan sedimen (mg/kg bb/hari)
IKdsbW
AFxEFxEDsxMfxASsxADxSAsxCs = (15)
Keterangan:
SAs = luas permukaan kulit untuk paparan sedimen (m2),
AD = laju kontak kulit dengan sedimen (mg/cm2),
ASs = laju absorpsi dermal (liter/jam),
Mf = faktor matriks (tanpa satuan),
EDs = durasi pemaparan terhadap sedimen (jam/hari)
5) Asupan lewat kontak dermal dengan air permukaan (mg/kg bb/hari)
IKdwbW
AFxEDwxEFxASwxSAwxCw = (16)
Keterangan: SAw = luas permukaan kulit untuk pemaparan pada air permukaan (m2)
ASw = laju absorpsi dermal [(mg/m2
)/(mg/l)/jam]
EDw = durasi pemaparan (jam/hari)
Nilai default faktor-faktor pemaparan yang digunakan dalam pemodelan
pemaparan untuk menghitung asupan berbagai jalur pemaparan mengacu pada
nilai yang diberikan oleh Albering et al. (1999) seperti ditunjukkan pada Tabel 18.
82
Tabel 18 Nilai default yang digunakan dalam model pemaparan
Parameter Anak Dewasa
Laju asupan sedimen (IRs) (kg dw/hari pemaparan) Laju asupan air permukaan (IRw) (liter/hari pemaparan) Faktor absorpsi (AF) Laju absorpsi secara dermal (ASs) (liter/jam) Luas permukaan kulit untuk paparan sedimen (SAs) (m2) Luas permukaan kulit untuk paparan (SAw) (m2) Laju kontak dermal dengan sedimen (AD) (mg/cm2
1E-3 5E-2
1 0.01 0.17 0.95 0.51 0.15 30 15 8 2
0.5
) Matriks faktor (MF) Frekuensi pemaparan (EF) (hari/365 hari) Berat badan (Wb) (kg) Durasi pemaparan terhadap sedimen (EDs) (jam/hari) Durasi pemaparan dalam air permukaan (EDw) (jam/hari) Fraksi kontaminan (FI)
3.5E-4 5E-2
1 0.005 0.28 1.80 3.75 0.15 30 70 8 1
0.5 Sumber : Albering et al. (1999) Keterangan: fw = fresh weight, dw = dry weight
Hasil penentuan total tingkat pemaparan atau asupan logam berat melalui
kelima jalur pemaparan, selanjutnya dibandingkan dengan asupan harian yang
dapat ditoleransi (tolerable daily intake, TDI). TDI merujuk pada dosis referensi
suatu bahan yang dapat dikonsumsi sehari-hari tanpa menimbulkan risiko yang
terindentifikasi pada pemaparan selama hidup (lifetime exposure). Tingkat bahaya
(hazard quotient, HQ) ditentukan dengan membandingkan jumlah paparan harian
rata-rata dengan TDI. Nilai rata-rata paparan harian (mg/kg bb/hari) ditentukan
menggunakan persamaan (Albering et al. 1999):
7
6470
6 DewasaAnak harianpaparanxharianpaparanx+ (17)
HQ = TDI
ratarataharianpaparan −∑ (18)
Jika nilai HQ < 1, berarti tidak ada risiko bahaya yang terjadi.
3.6.5 Pendekatan Sistem dalam Desain Model Pengendalian Pencemaran Air
Desain model pengendalian pencemaran air Kali Surabaya dilakukan
dengan pendekatan sistem, yaitu suatu metode pemecahan masalah yang diawali
dengan identifikasi kebutuhan yang menghasilkan suatu sistem operasional yang
efisien. Model pengendalian pencemaran yang dibangun didasarkan pada beban
limbah dan karakteristik pencemaran di Kali Surabaya, terutama karakteristik
83
efluen dan kimia pencemar dan faktor-faktor yang berpengaruh dalam pencapaian
tujuan.
Pengkajian yang menggunakan pendekatan sistem sebagai metodologi
dicirikan oleh tiga karakteristik sistem yaitu kompleks, dinamik dan probabilistik,
dengan tiga pola pikir dasar yang selalu menjadi pegangan pokok para ahli sistem
dalam menjawab permasalahan (Eriyatno, 2003), yaitu: (1) Sibernatik
(cybernetic), berorientasi pada tujuan, (2) Holistik (holistic), cara pandang yang
utuh terhadap keutuhan sistem, dan (3) Efektif (effectiveness), lebih
mementingkan hasil guna yang operasional serta dapat dilaksanakan daripada
pendalaman teoritis untuk mencari efisiensi keputusan. Pendekatan sistem
memberikan penyelesaian masalah dengan metode dan alat yang mampu
mengidentifikasi, menganalisis, mensimulasi dan mendesain sistem dengan
komponen-komponen yang saling terkait, yang diformulasikan secara lintas
disiplin dan komplementer. Metodologi sistem pada prinsipnya melalui enam
tahap analisis sebelum tahap sintesis (rekayasa), yaitu: (1) analisis kebutuhan; (2)
formulasi masalah; (3) identifikasi sistem; (4) pemodelan sistem; (5) verifikasi
dan validasi; dan (6) implementasi (Eriyatno 2003).
1) Analisis Kebutuhan
Analisis kebutuhan merupakan tahap awal untuk mengidentifikasi
kebutuhan-kebutuhan dari masing-masing pelaku/stakeholders (Hartrisari 2007).
Setiap pelaku sistem memiliki kebutuhan yang berbeda-beda yang dapat
mempengaruhi kinerja sistem. Menurut Marimin (2007), analisis kebutuhan selalu
menyangkut interaksi antara respon yang timbul dari seseorang terhadap jalannya
sistem. Analisa ini dapat meliputi hasil suatu survei, pendapat ahli, diskusi,
observasi lapang, dan sebagainya. Analisis sistem pengendalian pencemaran air
Kali Surabaya melibatkan beberapa pelaku yang terlibat dalam sistem tersebut.
Kunci kesuksesan dari sebuah sistem adalah jika semua pelaku yang terlibat
dalam sistem dapat memperoleh manfaat dari sistem yang dibangun. Pelaku yang
terlibat dalam sistem pengendalian pencemaran air kali surabaya adalah: (1)
Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) kota Surabaya yang merupakan instansi
pengelola air minum; (2) Perum Jasa Tirta-I sebagai instansi dengan tugas pokok
eksploitasi dan pemeliharaan pengairan serta pengelolaan DAS; (3) Badan
Lingkungan Hidup Daerah (BLHD); (4) Dinas Pekerjaan Umum Pengairan; (5)
Dinas Pariwisata; (6) Industri; (7) Masyarakat yang bertempat tinggal di bantaran
84
sungai dan masyarakat pengguna PDAM kota surabaya. Kebutuhan pelaku sistem
pengendalian pencemaran Kali Surabaya ditunjukkan pada Tabel 19.
Tabel 19 Analisis kebutuhan pada sistem pengendalian pencemaran air Kali Surabaya
No Pelaku Kebutuhan
1 PDAM Kota Surabaya (Pengelola)
◊ Pengendalian yang tepat sasaran dan berkelanjutan; ◊ Kualitas air kali surabaya memenuhi baku mutu air kelas 1; ◊ Harga dan pasokan air baku dari Kali Surabaya stabil; ◊ Peningkatan pendapatan perusahaan dari jasa air.
2 Perum Jasa Tirta I ◊ Pengendalian yang melibatkan partisipasi masyarakat dan
industri; ◊ Peningkatan partisipasi masyarakat dalam pembiayaan
pengelolaan sungai; ◊ Kualitas air kali surabaya memenuhi baku mutu air kelas 1; ◊ Peningkatan pendapatan perusahaan dari jasa air.
3 Badan Lingkungan
Hidup Daerah (BLHD)
◊ Setiap perusahaan memiliki IPLC dan mengoperasikan instalasi pengolah air limbah (IPAL);
◊ Pengendalian yang melibatkan partisipasi masyarakat, bantuan dana dan kerjasama antar lembaga;
◊ Lingkungan perairan kali surabaya bersih dari limbah industri dan limbah domestik.
◊ Kualitas air kali surabaya memenuhi baku mutu air kelas 1
4 Dinas PU Pengairan Jatim
◊ Setiap perusahaan memiliki IPLC dan mengoperasikan instalasi pengolah air limbah (IPAL);
◊ Bantaran Kali Surabaya bebas dari pemukiman penduduk; ◊ Lingkungan perairan kali surabaya bersih dari limbah
industri dan limbah domestik. ◊ Kualitas air kali surabaya memenuhi baku mutu air kelas 1
5 Dinas Pariwisata ◊ Setiap perusahaan memiliki dan mengoperasikan instalasi
pengolah air limbah (IPAL); ◊ Partisipasi aktif semua pihak untuk menjaga kebersihan dan
keindahan sungai dan ekosistem di sekitarnya; ◊ Peningkatan Pendapatan Asli Daerah; ◊ Lingkungan perairan kali surabaya bersih dan indah.
6 Industri ◊ Kewajiban pengelolaan lingkungan dipermudah dan tidak
berbelit-belit; ◊ Biaya pengelolaan lingkungan rendah; ◊ Teknologi pengolah limbah yang efektif dan efisien; ◊ Pendapatan meningkat; ◊ Kondisi lingkungan masyarakat kondusif.
7 Masyarakat ◊ Kualitas kehidupan masyarakat luas tidak terganggu oleh
dampak negatif pencemaran lingkungan; ◊ Lingkungan perairan kali surabaya bersih dari limbah
industri dan limbah domestik; ◊ Pendapatan meningkat; ◊ Penerapan Corpoorate Social Responsibiliy (CSR).
85
2) Formulasi Masalah
Formulasi masalah merupakan suatu langkah yang sangat penting dalam
perancangan model. Formulasi masalah dilakukan atas dasar penentuan informasi
yang telah dilakukan melalui identifikasi sistem yang dilakukan secara bertahap
(Eriyatno 2003). Formulasi masalah perlu dikembangkan menjadi suatu
pernyataan masalah yang mendefinisikan gugus kriteria kelakuan sistem yang
kemudian dievaluasi. Berdasarkan analisis kebutuhan dan adanya perbedaan
kepentingan antar pelaku dalam sistem pengendalian pencemaran air Kali
Surabaya, permasalahan yang sering muncul dalam upaya pengendalian
pencemaran air sungai adalah:
1. Belum ada koordinasi antar sektor/dinas dan lemahnya penegakan hukum;
2. Kurangnya partisipasi masyarakat dalam penyelenggaraan pelestarian
sumber daya air sungai;
3. Belum ada data terbaru parameter kualitas air Kali Surabaya, utamanya
kadar logam berat Hg, Pb, dan Cd;
4. Belum tersedia proyeksi risiko dampak pencemaran air terhadap kesehatan
penduduk;
5. Belum tersedia strategi pengendalian pencemaran badan air kali surabaya
yang efektif.
3) Identifikasi Sistem
Identifikasi sistem merupakan suatu rantai hubungan antara pernyataan dari
kebutuhan-kebutuhan dengan pernyataan khusus dari masalah yang harus
dipecahkan untuk mencapai kebutuhan-kebutuhan tersebut (Eriyatno 2003).
Identifikasi sistem dilakukan untuk memberikan gambaran terhadap komponen-
komponen yang terlibat di dalam sistem yang dikaji dalam bentuk diagram
lingkar sebab akibat (causal loop) dan diagram input output. Diagram lingkar
sebab akibat adalah pengungkapan tentang kejadian hubungan sebab akibat
(causal relationships) ke dalam bahasa gambar tertentu. Bahasa gambar tersebut
dibuat dalam bentuk garis panah yang saling mengkait, sehingga membentuk
sebuah diagram sebab akibat, pangkal panah mengungkapkan sebab dan ujung
panas mengungkapkan akibat. Hubungan digambarkan dengan tanda positip (+)
atau negatif (-). Diagram sebab akibat sistem pengendalian pencemaran air kali
surabaya, ditunjukkan pada Gambar 8.
86
PermukimanPenduduk
+
AktifitasEkonomi
Hotel
Industri
Pertanian(Lahan)
Limbah+
+
+
+
+Populasi
++
-
+
KesejahteraanPenduduk
+
+
Pendidikan(KesadaranLingkungan)
+
-
Partisipasi
+
BebanPencemaran
+
KualitasLingkungan
-
Gambar 8 Diagram lingkar sebab akibat sistem pengendalian pencemaran air.
Peningkatan pencemaran air Kali Surabaya akan menurunkan kualitas air
yang berdampak tidak hanya pada aspek ekologis dan ekonomis, namun juga
pada aspek estetika dan kesehatan manusia. Percemaran air bersifat kompleks,
tingkat pencemaran berubah dengan waktu (dinamik) dan terkait dengan
multistakeholder. Oleh karena itu, dalam melakukan analisis sistem pengendalian
pencemaran air membutuhkan beberapa informasi yang dapat digolongkan
menjadi beberapa peubah, yaitu peubah input, peubah output dan parameter yang
membatasi susunan sistem. Diagram input output yang sering disebut diagram
kotak gelap (black box) menggambarkan hubungan antara output yang akan
dihasilkan dengan input berdasarkan tahapan analisis kebutuhan dan formulasi
permasalahan. Pada Gambar 9 diperlihatkan diagram black box sistem
pengendalian pencemaran air Kali Surabaya.
87
Gambar 9 Diagram input-output sistem pengendalian pencemaran air Kali Surabaya.
3.6.6 Validasi Model
Validasi model merupakan tahap yang sangat penting dalam metode sistem
dinamik (Barlas 1996). Validasi model adalah usaha menyimpulkan apakah
model sistem yang dibuat merupakan perwakilan yang sah dari realitas yang
dikaji di mana dapat dihasilkan kesimpulan yang meyakinkan (Eriyatno 2003).
Validasi model ditujukan untuk melihat kesesuaian hasil model dibandingkan
dengan realitas yang dikaji (Hartrisari 2007). Validasi model dilakukan dengan
menguji kebenaran struktur model dan keluaran model untuk menunjukkan
kesalahan minimal dibandingkan dengan data aktual termasuk menggunakan
berbagai teknik statistika. Validasi struktur untuk memperoleh keyakinan
konstruksi model valid secara ilmiah atau didukung oleh struktur sistem nyata,
sedangkan validasi keluaran model (kinerja) dilakukan untuk memperoleh
keyakinan sejauh mana kinerja model sesuai dengan kinerja sistem nyata
(Muhammadi et al. 2001). Validasi struktur dilakukan melalui studi pustaka,
sedangkan validasi kinerja dilakukan dengan membandingkan dengan data
empirik. Untuk memverifikasi keluaran model dengan data empirik dilakukan uji
Model Pengendalian Pencemaran Air Kali Surabaya
Lingkungan • UU No. 32 Tahun 2009 • UU No. 7 Tahun 2004 • PP No. 82 Tahun 2001
Output yang dikehendaki • Beban pencemaran menurun • Kualitas air memenuhi baku mutu kelas 1 • Meningkatnya partisipasi masyarakat
Input tak terkontrol • Limbah non-point • Debit air • Beban limbah
Parameter kinerja • Baku mutu
Output yang tidak dikehendaki
Jumlah beban limbah meningkat Kurangnya kerjasama stakeholders Penurunan kesehatan masyarakat Kualitas air terus menurun
Input terkontrol Pertumbuhan & kesadaran
penduduk Persepsi masyarakat Implementasi peraturan Komitmen/Dukungan Pemda Sistem & kapasitas kelembagaan
Manajemen Pengendalian
88
menggunakan uji statistik AME (absolute means error), yaitu penyimpangan
antara nilai rata-rata simulasi terhadap aktual. Persamaan powersim AME sebagai
berikut:
AME = abs (sr-Ar)/Ar
Sr = integrate (S)/(t(n)-t(0))
Ar = integrate (A)/(t(n)-t(0))
Keterangan: A = nilai aktual
S = nilai simulasi
n = waktu
abs = nilai absolut
Integrate = sigma fungsi waktu
Batas penyimpangan yang dapat diterima adalah < 10% (Barlas 1996;
Muhammadi et al. 2001).
3.6.7 Analisis Pengembangan Skenario Pengendalian Pencemaran Air
Pengembangan skenario pengendalian pencemaran air Kali Surabaya
dilakukan dengan menggunakan analisis prospektif. Menurut Hartrisari (2002),
analisis prospektif merupakan studi tentang kemungkinan-kemungkinan yang
terjadi di masa depan dengan tujuan mempersiapkan tindakan strategis dan
melihat apakah dibutuhkan perubahan di masa depan. Analisis prospektif
merupakan pengembangan dari metoda Delphi yang menggunakan pendapat
kelompok pakar untuk pengambilan keputusan. Analisis prospektif terdiri atas
beberapa langkah (Hartrisari 2002), yaitu:
1. Menentukan tujuan;
2. Mengidentifikasi faktor penentu di masa depan
3. Menemukan elemen kunci di masa depan
4. Mendefinisikan dan mendeskripsikan evolusi kemungkinan masa depan
Identifikasi terhadap faktor-faktor penentu dalam upaya pengendalian
pencemaran air Kali Surabaya didasarkan pada pendapat pakar (expert judgement).
Untuk mengidentifikasi keterkaitan antar faktor (elemen penting) dalam sistem
dibuat matriks seperti ditunjukkan pada Tabel 20.
89
Tabel 20 Pengaruh langsung antar faktor dalam sistem pengendalian pencemaran air Kali Surabaya
Dari Terhadap
A B C D E F G H I ...
A B C D E F G H I ...
Semua faktor yang teridentifikasi akan dinilai pengaruh langsung antar
faktor menggunakan pedoman penilaian seperti ditunjukkan dalam Tabel 21.
Tabel 21 Pedoman penilaian analisis prospektif
Skor Keterangan
0 Tidak ada Pengaruh
1 Berpengaruh kecil
2 Bepengaruh sedang
3 Berpengaruh sangat kuat
Pedoman penilaian dilakukan dengan pertanyaan sebagai berikut:
1. Apakah faktor A berpengaruh terhadap faktor B?
Jika tidak beri nilai 0, jika ya menuju ke pertanyaan selanjutnya
2. Apakah faktor A berpengaruh sangat kuat terhadap B?
Jika ya beri nilai 3, jika tidak menuju ke pertanyaan selanjutnya
3. Apakah pengaruhnya besar atau tidak? Jika ya beri nilai 2, jika tidak beri nilai 1
Hasil matriks gabungan pendapat pakar diolah dengan perangkat lunak
analisis prospektif. Hasil perhitungan divisualisasikan dalam diagram pengaruh
dan ketergantungan antar faktor seperti terlihat pada Gambar 10.
Tahapan penting dalam analisis prospektif adalah (Hartrisari 2002):
1. Membuat keadaan (state) suatu faktor
Pada tahap ini, faktor-foktor kunci yang telah ditentukan dibuat keadaan
(state) dengan ketentuan sebagai berikut:
90
a. Keadaan harus memiliki peluang sangat besar untuk terjadi dalam suatu
waktu di masa yang akan datang;
b. Keadaan bukan merupakan tingkatan atau ukuran suatu faktor (seperti
besar/sedang/kecil atau baik/buruk) tetapi merupakan deskripsi tentang
situasi dari sebuah faktor;
c. Setiap keadaan harus disefinisikan dengan jelas;
d. Bila keadaan dalam suatu faktor lebih dari satu maka keadaan-keadaaan
tsb harus dibuat secara kontras;
e. Identifikasi keadaan yang peluangnya sangat kecil untuk terjadi atau
berjalan bersamaaan.
2. Membangun skenario yang mungkin terjadi
a. Susun suatu skenario yang memiliki peluang besar untuk terjadi di masa
yang akan datang;
b. Skenario merupakan kombinasi faktor. Karenanya, sebuah skenario harus
memuat seluruh faktor, tetapi untuk setiap faktor hanya memuat satu
keadaan dan tidak memasukkan pasangan keadaan mutual incompotible;
c. Berikan nama pada setiap skenario (mulai dari nama paling optimis
sampai ke nama paling pesimis);
d. Memilih skenario yang paling mungkin terjadi
3. Implikasi skenario
a. Skenario yang terpilih pada tahap sebelumnya dibahas kontribusinya
terhadap tujuan studi;
b. Skenario tersebut didiskusikan implikasinya;
c. Membuat rekomendasi dari implikasi yang telah disusun.
Gambar 10 Diagram pengaruh dan ketergantungan sistem.
Variabel penentu INPUT
Variabel penghubung STAKES
Variabel autonomous UNUSED
Variabel Terikat OUTPUT
Ketergantungan
Pengaruh