1

I. PENDAHULUAN

Membicarakan kualitas air permukaan adalah membicarakan karateristik

kualitas air yang berasal dari sumber perairan alamiah. Di antara karateristik fisik

perairan alamiah, yang dianggap paling penting adalah larutan sedimen, suhu air, dan

tingkat oksigen terlarut dalam suatu sistem aliran air. Larutan sedimen yang berasal

dari areal pertanian dan yang berasal dari yang secara pasti tidak diketahui asalnya

(non-point sources) yang sebagian besar terdiri dari lumpur dan beberapa bentuk

koloid dari berbagai material mempengaruhi kualitas air dalam kaitannya dengan

pemanfaatan sumberdaya air untuk kehidupan manusia dan bagi kehidupan

organisme akuatik lainnya secara langsung dan tidak langsung. Sedangkan

pencemaran perairan yang berasal dari tempat-tempat yang pasti diketahui asalnya

dikenal sebagai pencemaran perairan yang bersifat point resources.

Cara penanggulangan pencemaran yang bersifat point sources adalah dengan

perbaikan treatmen limbah air yang dialirkan kesungai atau badan air. Sedangkan,

bentuk penanggulangan pencemaran yang bersifat non-point sources dilakukan

dengan cara memperbaiki praktek-praktek pengelolaan lahan (termasuk cara dan

besarnya pemakaian sumber pencemar) di daerah yang diperkirakan sebagai asal

pencemaran. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa cara penanggulangan

pencemaran point sources lebih singkat dari pada pencemaran yang bersifat non-

point sources. Sementara itu, oksigen terlarut dalam perairan dapat dimanfaatkan

untuk indikator atau sebagai indeks sanitasi kualitas air.

Pengukuran sampel air dan beban sedimen merupakan pekerjaan yang tidak

mudah karena polutan bersifat dinamis dan bermigrasi seiring dengan perubahan

situasi dan kondisi setempat. Data yang dihasilkan dari pengukuran yang dilakukan

harus memenuhi persyaratan mutu tertentu agar data yang dihasilkan dapat

dipergunakan untuk pengujian hipotesis. Oleh karena itu, diperlukan quality

assurance (QA), yaitu suatu prosedur untuk menjamin agar data yang dihasilkan

memenuhi persyaratan yang ditetapkan.

Environmental Protection Agency (EPA), Amerika Serikat dalam konteks

pemantauan pencemaran mendefenisikan quality assurance sebagai suatu program

yang menyeluruh untuk menjamin agar data yang dihasilkan pada kegiatan

pemantauan memiliki tingkat kepercayaan yang tinggi, Termasuk quality control dan

2

quality assesment. EPA mendefenisikan quality control sebagai penerapan secara

rutin prosedur-prosedur untuk mengendalikan proses pengukuran. Petunjuk utama

mengenai mutu data adalah tingkat bias dan presisi dari data tersebut, hanya pada

bias rendah dan presisi tinggi diperoleh data pengukuran yang akurat. Bias adalah

ukuran dari kesalahan sistematik (sistematic error), yang disebabkan kesalahan pada

metode. Sedangkan presisi adalah ukuran kedekatan hasil-hasil analisis suatu contoh

yang dilakukan berulang-ulang.

Sedimen didefenisikan sebagai hasil proses erosi, baik erosi permukaan, erosi

parit atau erosi tanah lainya, yang berdasarkan mekanisme pengangkutannya dibagi

menjadi dua kategori yaitu muatan sedimen melayang (suspended load) dan Muatan

sedimen dasar (bed load). Suspended load merupakan material dasar sungai (bed

material) yang melayang di dalam aliran sungai, terdiri dari butiran-butiran pasir

halus. Sedangkan bed load merupakan partikel-partikel kasar yang bergerak

sepanjang dasar sungai.

Hasil sedimen biasanya diperoleh dari pengukuran sedimen terlarut dalam

sungai (suspended sediment) atau pengukuran langsung dalam waduk. Besarnya

transpor sedimen dalam aliran sungai merupakan fungsi dari suplai sedimen dan

energi aliran sungai. Besarnya sedimen yang masuk ke dalam sungai dan besarnya

debit ditentukan oleh faktor iklim, topografi, geologi, vegetasi dan cara bercocok

tanam di daerah tangkapan air yang merupakan asal datangnya sedimen.

Di sungai, kolom air dari atas kebawah biasanya tidak sama, oleh karena itu

sampel air sungai harus diambil pada beberapa kedalaman (minimal permukaan dan

dasar). Kualitas data yang yang dihasilkan sangat tergantung pada keutuhan contoh

uji yang sampai dianalisis. Selama pengambilan, pengepakan, dan pengangkutan

contoh air dan sedimen ke laboratorium dapat terjadi lost dan contamination,

sehingga contoh air yang sampai ke laboratorium tidak utuh lagi. Terjadinya lost

mengakibatkan hasil analisis lebih rendah dibanding kadar yang sebenarnya dalam

contoh dan contamination mengakibatkan hasil analisis lebih tinggi dibanding kadar

yang sebenarnya.

Kesulitan yang dihadapi dalam pengukuran sampel air dan pengukuran beban

sedimen disamping karena polutan yang bersifat dinamis akibat pengaruh karateristik

fisik air, tanah/sedimen, padatan atau cairan, cuaca, jumlah polutan, kecepatan

lepasnya polutan ke lingkungan, efluen, sifat kimia, sifat biologi dan sifat biologi

3

polutan, dan intervensi manusia, juga kosentrasi parameter yang umumnya rendah

(ppm, ppb atau ppt) merupakan problem analitik yang sering muncul ketika

menganalisis sampel di laboratorium (Barcelona, 1988).

Tingkat ketelitian, akurasi dan kerefresentasian bahan contoh yang diambil

akan menentukan ketepatan dalam mengambil kesimpulan. Rendahnya tingkat

ketelitian dan ketepatan data terutama disebabkan oleh kesalahan mengambil contoh

air, pengawetan serta analisisnya di laboratorium. Sedangkan tingkat

kerefresentasian data ditentukan oleh kesalahan penentuan lokasi sampling.

Dengan demikian untuk mengatasi permasalahan kompleks dalam

pengukuran sampel air dan beban sedimen, tidak hanya dibutuhkan peralatan

pengambilan sampel yang memenuhi syarat dan personel yang kompoten, tetapi juga

teknik dan prosedur pengambilan sampel menjadi bagian integral dari pengukuran

sampel air dan beban sedimen polutan nonpoint.

4

II. PENGUKURAN BEBAN SEDIMEN

2.1. Faktor yang Mempengaruhi Pengukuran Sampel

Kaitannya dengan metode pengukuran sampel air tersuspensi sedimen terikat

kontaminan, faktor-faktor yang mempengaruhi pengukuran sampel adalah :

a. Tipe Sampel

Dalam merencanakan pengambilan sampel, harus dipertimbangkan

bagaimana sampel diambil sehingga sampel dapat mewakili kondisi pada saat

pengambilan. oleh karena itu volume sampel, waktu, lokasi dan titik pengambilan

sampel serta kondisi lingkungan harus direkam sebagai data obyektif untuk bahan

interprestasi hasil pengujian.

Secara umum tipe sampel dibedakan menjadi :

1. Sampel sesaat (grab sample),

Sampel sesaat adalah sampel yang dikumpulkan dalam sebuah wadah pada waktu

tertentu, yang dapat diambil dari air (air limbah), tanah (lumpur/sedimen) atau

mikroorganisme. hasil pengujian sampel sesaat hanya dapat menunjukkan

kualitas lingkungan yang mewakili kondisi pada saat sampel diambil. sampel

sesaat hanya dapat dilakukan apabila kondisi lokasi pengambilan diasumsikan

homogen atau konstan. apabila kondisinya heterogen atau fluktuatif maka

pengambilan sampel sesaat dilakukan pada waktu yang berbeda sehingga

didapatkan sampel yang representatif.

2. Sampel gabungan (composite sample) dan

Sampel gabungan merupakan campuran dua atau lebih sampel sesaat ke dalam

sebuah wadah untuk diuji di Laboratorium. perlu diingat bahwa pengambilan

sampel gabungan umumnya diambil dari air limbah atau sedimen. pengambilan

sampel gabungan sangat bermanfaat dalam menentukan rerata konsentrasi

parameter uji selama periode pengambilan untuk mengetahui karakteristik

lingkungan di lokasi pengambilan. Biaya uji sampel gabungan lebih murah

dibandingkan sampel sesaat yang diambil pada periode yang sama. Berkaitan

dengan pengambilan sampel gabungan, petugas harus memiliki keahlian intuitif

dalam menentukan parameter yang diuji untuk menghidari kekeliruan dalam

menentukan kesimpulan. misalnya, jika air limbah berfluktuasi sehingga pH naik

turun selama periode tertentu, bisa saja hasil pengukuran pH gabungan netral.

5

kemudian terhadap sampel senyawa organik mudah menguap atau Volatile

Organic Compounds (VOCs), minyak dan lemak, parameter yang mudah

berubah seperti suhu, Total Recoverable Petroleum Hydrocarbons (TRPHs),

mikroorganisme dan DO tidak dapat dilakukan dengan pengambilan gabungan,

tetapi hanya dilakukan dengan pengambilan sesaat (Csuros, 1994; Keith, 1990).

Sampel gabungan dibagi menjadi :

- Sampel gabungan waktu (time composite sample)

merupakan campuran beberapa sampel sesaat yang diambil dari titik yang

sama dengan volume dan interval waktu yang sama dan dikumpulkan dalam

sebuah wadah untuk diuji. contoh sampel ini dapat diambil dari tanah

(lumpur/sedimen) atau air (air sungai, danau, air limbah dengan aliran yang

relatif konstan). jika aliran bervariasi, sampel gabungan dapat digunakan 2

pendekatan, yaitu :

pertama, mengumpulkan beberapa sampel dengan volume yang sama untuk

interval volume aliran yang sama (equal discharge increment method),

misalnya mengumpulkan 100 ml sampel untuk setiap 50.000 galon air

limbah, dan

kedua, mengumpulkan sampel pada interval waktu yang sama berdasarkan

proporsi volume sampel terhadap volume aliran selama periode tersebut

(equal width icreament method). misalnya jika volume aliran 10.000 galon

selama 1 jam pertama dan 50.000 galon selama satu jam berikutnya, maka

sampel diambil sebanyak 100 mlpada jam pertama dan 500 ml pada jam

kedua (Dick, 1994)

- sampel gabungan tempat, yaitu sampel gabungan yang diambil secara

terpisah dari beberapa tempat dengan volume yang sama.

b. Wadah Sampel

Secara umum, wadah yang digunakan harus memenuhi persaratan antara lain :

- terbuat dari gelas atau plastik sesuai jenis sampel yang diambil

- dapat ditutup dengan kuat dan rapat

- mudah dicuci

- tidak mudah pecah atau bocor

- tidak menyerap zat-zat kimia dari sampel

- tidak melarutkan zat-zat kimia ke dalam sampel

6

- tidak menimbulkan reaksi antara bahan wadah dan sampel

- disamping jenis, ukuran, dan jumlah wadah, pencucian wadah mutlak

dilakukan

c. Pengawetan Sampel

Sampel dengan konsentrasi kecil mudah mengalami perubahan fisik, kimia atau

biologi. oleh karena itu sampel harus diawetkan sebelum mengalami deteriorasi,

degradasi atau penguapan. idealnya sampel sesegera mungkin setelah diambil di

lapangan, tetapi kadang-kadang hal itu tidak dapat dilakukan karena jarak lokasi

pengambilan sampel.

pengawetan dapat dilakukan dengan pendinginan, pengaturan pH atau

penambahan bahan kimia untuk mengikat polutan yang dianalisis. pengawetan

dengan bahan kimia hanya dapat dilakukan apabila pengawet tersebut tidak

mengganggu analisis di laboratorium sesuai parameter dan metode pengujian di

laboratorium..

d. Batas Penyimpanan Maksimum

Meskipun sampel telah diawetkan, hal itu tidak berarti sampel tersebut akan

tetap stabil dalam jangka waktu lama.oleh karena itu, sampel harus segera di analisis

sebelum mengalami perubahan (Dick, 1994). Batas pengawetan maksimum sangat

tergantung pada karateristik matrik sampel, sifat parameter uji, dan teknik

pengawetan. The America society for Testing and Materials (ASTM)

mendefenisikan batas penyimpanan maksimum sebagai waktu penyimpanan sampel

setelah pengambilan dan pengawetan tanpa mempengaruhi akurasi analisis secara

signifikan.

e. Kontaminasi Sampel

Kontaminasi adalah sumber utama kesalahan dalam semua uji parameter

lingkungan. Proses pengambilan sampel dan pengujian laboratorium sangat

memungkinkan kontaminasi dari berbagai sumber.

a. Sumber Kontaminan

Kontaminan adalah suatu bahan kimia yang masuk dalam sampel karena

kecerobohan sehingga hal tersebut mengganggu proses pengambilan sampel

dan pengujian dilaboratorium. hasil pengujian sampel terkontaminasi tidak

dapat mewakili akurasi karateristik parameter uji sehingga kualitas

lingkungan sesunguhnya tidak tergambarkan.

7

Tabel 1. Sumber-sumber Potensial Kontaminasi Sampel Lingkungan

Tahapan kritis Sumber-sumber Kontaminasi

Pengambilan Sampel Peralatan pengambilan sampel, penanganan sampel, pengawetan wadah, kondisi lingkungan (ambein)

Transportasi dan Penyimpanan

Wadah, kontaminasi silang dari sampel atau reagen, penaganan sampel

Preparasi Peralatan gelas, reagen, kondisi lingkungan, penaganan sampel

Analisis Peralatan gelas, peralatan pengujian, reagen, kondisi lingkungan.

sumber utama kontaminasi adalah peralatan pengambilan sampel, hal ini

disebabkan peralatan yang terbuat dari bahan tertentu, dicuci dengan cara

yang kurang tepat atau sebelumnya telah dipakai tetapi tidak dicuci lebih

lanjut sehingga terjadi kontaminasi silang.

b. Efek Kontaminan

Sifat kimia atau fisika kontaminan yang menyebabkan kesalahan dalam

proses pengujian disebut interferensi. Interferensi dibedakan menjadi

interferensi tambahan dan interferensi penggandaan. interferensi tambahan

terjadi karena kontaminan menimbulkan signal analit bertambah, tetapi tidak

merubah kemiringan kalibrasi. Sementara interferensi penggandaan

disebabkan oleh kontaminan tidak menimbulkan signal tetapi dapat

meningkatkan atau menurunkan signal analit, dan dapat menimbulkan

mengubah kurva kemiringan kalibrasi.

Efek kontaminasi adalah tidak akurasinya hasil pengukuran yang diperoleh

sehingga tidak dapat mengambarkan kualitas lingkungan yang sesunguhnya.

f. Minimasi Perubahan sampel

1. Penguapan

Penguapan dapat diminimisasi dengan memasukkan sampel mudah menguap

ke dalam wadah yang dilengkapi dengan tutup yang rapat. dan dijaga

sedemikian sehingga tidak ada rongga udara dimulut wadah. selain itu

selama transportasi sampel tersebut harus didinginkan atau ditambahi bahan

kimia tertentu sehingga mengikat senyawa itu.

8

2. Adsorpsi dan absorsi

Ketika sampel di ambil dari lingkungan, keseimbangan antara sampel dan

lingkungan sekitarnya akan terganggu. senyawa atau ion dalam sampel dapat

berubah karena adanya respon terhadap lingkungan baru. kadang kala

senyawa atau ion terserap ke dinding wadah dan terikat. contoh : interaksi

ion logam dengan permukaan gelas dan adsorpsi minyak ke dalam dinding

wadah plastik. oleh karena itu dalam pengambilan sampel logam sedapat

mungkin digunakan wadah dari plastik dan penambahan asam nitrat (HNO3)

ke dalam sampel sampai pH < 2 dapat mengubah ion logam dalam larutan

menjadi garam sehingga adsobsi dapat diminimisasi.

Sementara itu absorpsi gas-gas dari atmosfir misal : O2 dan CO2 dapat

diminimasi dengan pengawetan sampel dan penghindaran kontak langsung

dengan udara.

3. Difusi

Molekul organik seperti phthalate ester dan plasticizers dapat mengalami

difusi melalui dinding wadah dari plastik atau melalui tutup botol. difusi

dapat diminimasi dengan menggunakan wadah gelas yang bertutup atau

wadah terbuat dari teflon.

4. Pengendapan

Senyawa atau ion dalam sampel dapat mengendap yang merupakan hasil dari

interaksi antar senyawa atau ion, yang terjadi akibat perubahan kondisi

lingkungan sampel. Pengendapan yang sering terjadi adalah terbentuknya

oksidasi logam (MxOy) dan hidroksida logam dari reaksi ion logam sampel

dengan oksigen. pengendapan dapa di hindari dengan penambahan asam

nitrat sampai pH < 2.

2.2. Pengukuran Beban Sedimen

Sedimen adalah hasil proses erosi, baik berupa erosi permukaan, erosi parit

atau jenis erosi tanah lainnya. Sedimen terjadi karena pengaruh kinetis air hujan dan

aliran air permukaan, partikel-partikel tanah terkelupas dengan mengangkut bahan-

bahan lain yang terdapat didalamnya terangkut ketempat yang lebih rendah untuk

kemudian masuk kedalam sungai. Dalam kaitannya dengan sedimen dan sedimentasi

beberapa ahli mendefinisikan sedimen dalam beberapa pengertian. Pipkin (1977)

menyatakan bahwa sedimen adalah akumulasi dari mineral-mineral atau material

9

organik yang ditransforkan dari berbagai sumber dan diendapkan oleh media air,

angin, atau oleh udara dan juga termasuk didalamnya material yang diendapakan dari

material yang melayang dalam air atau dalam bentuk larutan kimia. Hasil sedimen

(sediment yield) adalah besarnya sedimen yang berasal dari erosi yang terjadi di

daerah tangkapan air yang diukur pada periode waktu dan tempat tertentu yang

biasanya diperoleh dari pengukuran sedimen terlarut (suspended sediment). Muatan

suspensi merupakan hasil kejadian erosi baik erosi permukaan maupun erosi tebing

sungai.

Kadar muatan suspensi adalah banyaknya material suspensi yang dikandung

oleh sejumlah air dari aliran sungai dalam satuan volume tertentu, setelah material

dikeringkan dan dinyatakan dalam miligram/liter (mg/lt). Konsentrasi sedimen dalam

aliran air sebanding dengan energi yang terdapat dalam aliran. Besarnya transpor

sedimen dalam aliran sungai merupakan fungsi dari suplai sedimen an energi aliran

sungai. Ketika besarnya energi aliran sungai melampaui besarnya sedimen terjadilah

degradasi sungai dan ketika suplai sedimen lebih besar dari aliran energi maka terjadi

agradasi. selama periode aliran besar (stormflow events) maka laju sedimen akan

cepat, laju sedimen akan berkurang dengan cepat ketika debit aliran menurun.

Kurva beban sedimen dapat dibuat dengan memisahkan data menurut jenis

aliran. Sebagai contoh, data musim panas harus terpisah dari data pada musim hujan

ketika terjadi aliran runoff, karena kondisi erosi di suatu batas air sangat berbeda

pada dua kondisi ini. Juga, data dari bagian peningkatan hidrograph itu harus terpisah

dari penurunan hidrograph; untuk arus yang sama, bagian peningkatan memiliki

suatu konsentrasi sedimen yang lebih tinggi dibanding penurunan hydrograph dalam

hal pergerakan partikel. Metoda lain untuk mendapatkan kurva beban sedimen yang

lebih akurat dalam aliran sungai dilakukan dengan membagi saluran sungai ke dalam

segmen-segmen arus dengan memperhatikan kecepatan aliran sungai pada masing-

masing segmen.

Menurut Soewarno (1991), berdasarkan mekanisme pengangkutannya,

sedimen dibagi menjadi :

1. Muatan sedimen melayang (suspended load)

Muatan sedimen melayang merupakan material dasar sungai (bed material)

yang melayang di dalam aliran sungai dan terutama terdiri dari butiran-

butiran pasir halus.

10

2. Muatan sedimen dasar (bed load)

Muatan sedimen dasar berupa partikel-partikel kasar yang bergerak sepanjang

dasar sungai.Pengukuran suspensi selalui disertai dengan pengukuran debit.

Pengukuran muatan sedimen dilakukan dengan cara pengambilan sampel air

menggunakan sediment sampler. alat ini terdiri atas botol penampung air

yang ditentukan konsentrasi sedimennya, galah penyangga untuk menahan

agar botol penampung air dapat tetap ditempatnya, dan terdapat dua lubang

pada alat yang pertama untuk tempat masuknya sampel air dan lubang

lainnya untuk buangan udara dalam botol. pada bagian ekor terdapat alat

seperti sirip yang berfungsi mengarahkan lubang penampung air agar selalu

mengarah pada arah datangnya aliran air. alat ini biasanya dilengkapi dengan

lubang penampung sampel air yang beda ukurannya sehingga diperoleh

muatan sedimen dengan berbagai ukuran. Pada pengukuran depth integrating

ini, alat ukur sediment diikatkan pada galah penyangga, kemudian dimasukan

kedalam aliran sungai dan ditarik kembali keatas dengan kecepatan konstan.

Semakin deras aliran sungai, semakin cepat gerakan yang harus dilakukan.

Besarnya sampel air untuk sekali pengukuran diusahakan kurang lebih 2/3 isi

botol (Gordon et al, 1992).

Perlu dicatat bahwa beberapa zat-pencemar, terutama pencemar yang

mempunyai koefisien pembagi yang tinggi, dapat berikatan dengan partikel-

partikel sedimen. dilaporkan, bahwa konsentrasi mereka dalam aliran akan

sama dengan partikel sedimen. Contoh dari zat pencemar seperti itu termasuk

fosfat, beberapa pestisida, dan logam berat. Dengan demikian, jika

konsentrasi sedimen rendah, konsentrasi zat-pencemar juga akan rendah. Zat-

pencemar dengan koefisien pembagi yang rendah (misalnya : nitrat klorida

dan beberapa pestisida) tidak dihubungkan dengan muatan sedimen, dan

bahkan tidak dipengaruhi oleh aliran sungai. Sebagai contoh, konsentrasi

nitrat akan turun dengan meningkatnya debit aliran. Demikian juga,

konsentrasi pestisida tidak berhubungan dengan aliran sungai, hanya

kehadiranya di dalam air karena berasal dari lahan pertanian.

11

III. METODE PENGUKURAN SAMPEL AIR

Metode sampling paling sederhana adalah cara manual ‘grab sample’. Teknik

ini dapat menggunakan alat yang sederhana seperti ember atau botol ke dalam

sungai, dan menghapus (grabbing) air sampel yang terdapat dekat-permukaan. Untuk

contaminants yang larut (misalnya nitrat), metode ini mungkin cukup. Namun Untuk

sedimen atau sediment-terikat contaminan, metode ini kurang memadai terutama

karena konsentrasi sedimen dapat bervariasi baik secara vertikal dan horizontal

dalam sebuah aliran.

Pengukuran sedimen melayang dilakukan dengan cara mengambil sampel air

menggunakan sediment sampler. alat ini dilengkapi dengan botol penampung air

yang akan ditentukan konsentrasi sedimenya. Aliran air yang mengalir ke dalam

bedload sampler akan membawa suspensi sedimen, yang kemudian ditutup untuk

mendapatkan sampel. Untuk endapan-terikat contaminant metode ini sedikit

digunakan, terutama karena partikel sedimen dasar biasanya memiliki ratio area

permukaan dan volume yang kecil dan alat ini relatif tidak reaktif; tidak seperti

particulat melayang, tanah liat dan endapan lumpur, alat ini umumnya tidak

signifikan menyerap contaminant.

The US Geological Survey merekomendasikan dua metode umum

mengumpulkan sampel air :

(I) equal discharge increment method (EDI), dan

(2) equal width icreament method (EWI).

Meskipun kedua metode menghasilkan sampel air yang sama, keuntungan relatif dari

dua metode ini tidak sama. Alasan mengapa terdapat perbedaan dari teknik ini

mencakup fakta bahwa terdapat perbedaan kedalaman dan lebar sungai sebagai

tempat pengambilan sampel air. Dalam kasus ini, disarankan sampel yang diambil

dari tengah saluran sungai dengan menyusun a churn splitter (lihat Wells et al,

1990).

Metode yang digunakan dalam suatu keadaan akan bergantung ada tidaknya

partikel tersuspensi dalam aliran. Ini dapat ditentukan dengan mengambil satu

sampel air di bagian aliran sungai tercepat. Jika terdapat partikel tersuspensi, dalam

beberapa menit ia akan menetap bagian bawah. Pengambilan sampel air dilakukan

12

bersamaan dengan sampel sedimen tersuspensi (lihat Wells et al., 1990). Jika tidak,

untuk mengumpulkan air sampel dapat menggunakan botol sampel.

3.1. Equal Discharge Increament Method (EDI)

Metode Equal Discharge Increment (EDI), pengambilan contoh sedimennya

dilakukan pada titik tengah pada sub penampang melintang sungai/saluran yang

memiliki besaran debit yang sama, oleh karena itu sebelum pengambilan contoh

sedimen dilakukan, untuk menentukan lokasi (titik) pengambilan contoh sedimen

melayang terlebih dahulu harus dilakukan pengukuran debit. Pengambilan contoh

sedimen melayang dilakukan secara integrasi, dimulai dari air permukaan sampai

dengan dasar sungai/saluran dengan menggunakan alat yang dilengkapi nozzle.

Besarnya diameter nozzle disesuaikan dengan kecepatan arus air pada titik dimana

pengambilan contoh sedimen melayang dilakukan. Sehingga dengan penggunaan

waktu pengambilan yang sesuai dengan ketentuan, maka akan diperoleh volume

sample air berkisar antara 350cc sampai dengan 400cc sesuai dengan kapasitas botol

yang digunakan untuk pengambilan contoh sedimen.

Keterangan :W = Lebar antar vertical (tidak sama)Q = debit pada setiap kenaikan (sama, debit sama besar) n = nomor sampel vertical

Gambar 1. Pengambilan sampel metode Equal discharge increament pada titik tengah aliran

Minimum 4 dan maksimum 9, sampel vertical yang direkomendasikan oleh

metode ini (Wells et al., 1990). Dengan asumsi bahwa pengambilan sampel

dilakukan ditengah-tengah yang mewakili rata-rata kosentrasi parameter kulitas air

13

pada setiap sub-sub pengukuran. jika tidak, untuk menunjukkan variasi nilai

parameter dilokasi (suhu, pH, jenis konduktan, atau DO), maka :

1) banyaknya sub-sub sampel vertical ditingkatkan atau

2) menggunakan methode equal width increament (EWI).

Wells et al., 1990, menyatakan kita bisa memilih diantara 2 pilihan tersebut.

Gambar 2. Vertical transit rate relative to sample volume collected at equal discharge increament centroid (from Wells et al., 1990)

Jika menggunakan metode equal discharge increament, ketika sampel diambil

pada sungai dalam, ini berarti bahwa petugas yang mengambil sampel kualitas air,

pengumpul harus menurunkan dan menaikkan botol sampel secara lebih cepat

(tingkat pemindahan) dalam sub-sub dibandingkan pada subseksi arus dangkal.

3.2. Equal Width Increament Method (EWI)

Metode ini berbeda dari methode equal discharge increment (EDI) yang

memerlukan volume sampel air pada aliran sungai dengan jumlah proporsional dari

beberapa subbagian vertical yang terpisah. Metode ini paling sering digunakan dalam

1. Sungai dangkal yang dapat disebrangi,

2. Pasir-sungai di mana terdapat distribusi aliran arus yang berbeda diantara bagian

tempat sampling, dan

3. Aliran dendritik dimana distribusi aliran masuk ada yang terpotong tidak

sepenuhnya tercampur oleh aliran arus sungai.

Lebar dari kenaikan vertikal untuk mendapatkan sampel dapat ditentukan

dengan membagi lebar sungai dengan alat pengukur lebar. minimal 10 sampel

14

vertikal yang dianjurkan untuk lebar sugai 1,5 m (5 kaki) dan maximum 20 sampel

untuk sungai yang sangat luas dan dangkal. Untuk sungai dengan lebar kurang dari

1,5 m (5 kaki), mengambil banyak sampel vertikal sangat mungkin, jarak minimal

adalah 1 cm (0,5 inci), sangat dianjurkan.

Gambar 3. (A) Teknik pengambilan sampel sama lebar (B) penentuan kedalaman pengambilan sampel pada setiap kedalaman pengambilan adalah relative, sedapat mungkin medapatkan volume sampel yang proporsional (wells et al, 1990).

Keterangan :

TR = transit rate at each centriod (equal)V = volume collected at each centriod (tidak sama),but proporsional to the

discharge at each increament) = model pengambilan

Berbeda dengan metode EDI dimana diperlukan sampel dengan volume

sama. Metode EDI memerlukan sampel dengan jumlah yang sama, termasuk tingkat

15

transit (kecepatan mengambil koleksi sampel koleksi ketika menurunkan ke dalam

sungai, dan kemudian diangkat ke permukaan air) sedapat mungkin harus konstan.

Dalam cara ini (Metode EWI), volume sampel air dikumpulkan proporsional. metode

kecepatan konstan merupakan suatu metode praktis dimana untuk mengumpulkan

koleksi sampel, dilakukan dengan memilih salah satu titik pengukuran. Volume air

yang sama tidak akan dikumpulkan di setiap sub-bagian vertikal. Sebaliknya, volume

air yang lebih besar akan dikumpulkan pada bagian yang lebih dalam dengan aliran

yang lebih besar dan volume yang lebih kecil akan dikumpulkan di tepi sungai

(Gambar 7,12). (Wells et al. 1990).

Tabel 2. Perbedaan metode pengambilan sampel air, “equal discharge increment” dan ”equal width icreament”

Equal Discharge Increment Method (EDI) Equal Width Icreament Method (EWI)- Sampel vertical lebih sedikit diperlukan,

waktu yang digunakan lebih pendek- Selama sampling dapat dengan cepat

dipindahkan kesungai lain, dipermudah oleh waktu samling yang lebih singkat

- Data variable yang telah didapatkan sebelumnya terdiri (misalnya : lebar sungai, debit air dan kedalaman) dapat digunakan.

- Pengetahuan masa lalu tentang kecepatan arus di dalam lintasan arus tidak diperlukan.

- Mudah dipelajari- Koleksi sampel lebih sedikit, waktu

pengukuran relative lebih cepat, Jika tidak ada pengukuran kecepatan arus atau jika arus pada saluran dalam kondisi stabil.

3.3. Tata cara pengambilan sampel Equal Discharge Increment Method (EDI) sesuai SNI 3414 : 2008

a. Peralatan

Alat pengambilan harus memenuhi ketentuan sebagai berikut :

a. Alat yang dipergunakan untuk mengambil contoh muatan sedimen melayang

harus disesuaikan dengan kedalaman dan kecepatan aliran.

b. Pada saat pengambilan contoh sedimen melayang, kecepatan saat menurunkan

dan menaikkan alat dari permukaan sampai ke dasar sungai harus sama.

c. Pada saat pengambilan contoh sedimen melayang, alat tidak boleh menyentuh

dasar sungai, anak lubang pengambilan harus 10 cm di atas dasar sungai.

d. Volume air yang tertampung dalam alat pengambilan maksimum 400 ml dan

minimum 350 ml.

16

e. Jenis peralatan yang digunakan harus memenuhi ketentuan teknis yang berlaku

dan tergantung pada metode pengukuran yang digunakan pada pelaksanaan

pengukuran.

b. Pengukuran Langsung

Peralatan dan sarana penunjang yang digunakan meliputi:

Satu unit Current Meter;

Satu unit alat pengambilan muatan sedimen melayang jenis US DH-48;

Tongkat penggantung;

Satu buah alat ukur waktu;

Satu unit alat ukur lebar sungai;

Baju pelampung;

Botol contoh air tembus pandang, dengan volume minimal 350 ml dan

maksimal 450 ml;

Grafik (waktu durasi) pengambilan.

c. Pengukuran dengan menggunakan perahu

Peralatan dan sarana penunjang yang digunakan meliputi:

a) Satu unit alat pengambilan muatan sedimen melayang jenis US DH-48 apabila

kedalaman air pada titik pengambilan ≤ 3 m; jenis US DH-59 apabila

kedalaman air pada titik pengambilan ≥ 3 m;

b) Satu unit alat penderek apabila kedalaman air pada titik pengambilan ≥ 3 m;

c) Satu buah alat ukur waktu;

d) Satu unit alat ukur lebar sungai;

e) Perahu dan dayung dengan kapasitas angkut perahu minimal 3 orang;

f) Kabel melintang sungai;

g) Baju pelampung;

h) Tambang plastik;

i) Motor tempel apabila penggunaan dayung tidak memungkinkan;

j) Tongkat penggantung apabila kedalaman air pada titik pengambilan ≤ 3 m;

k) Botol contoh air tembus pandang, dengan volume minimal 350 ml dan

maksimal 450 ml;

l) Grafik (waktu durasi) pengambilan.

d. Pengukuran dari jembatan

17

Peralatan dan sarana penunjang yang digunakan meliputi:

a. Satu unit alat pengambilan muatan sedimen melayang jenis US DH-59;

b. Satu alat bantu pengukuran dari jembatan (bridge crane);

c. Satu unit alat penderek;

d. Satu buah alat ukur waktu;

e. Satu unit alat ukur lebar sungai;

f. Botol contoh air tembus pandang, dengan volume minimal 350 ml dan

maksimal 450 ml;

g. Grafik lama waktu pengambilan.

e. Pengukuran dengan menggunakan kereta gantung

Peralatan dan sarana penunjang yang digunakan meliputi:

b)Satu unit alat pengambilan muatan sedimen melayang jenis US DH-59;

c) Satu unit alat penderek;

d)Satu buah alat ukur waktu;

e) Satu unit alat ukur lebar sungai;

f) Kabel melintang sungai;

g)Kereta gantung;

h)Baju pelampung

i) Botol contoh air tembus pandang, dengan volume minimal 350 ml dan

maksimal 450 ml

j) Grafik lama waktu pengambilan.

f. Pengukuran dengan Winch Cable Way

Peralatan dan sarana penunjang yang digunakan meliputi:

a) Satu unit alat pengambilan muatan sedimen melayang jenis US DH-59;

b) Satu unit alat Winch Cable lengkap terdiri dari kabel utama, kabel penghantar

(traveler cable), kabel penggantung alat;

c) Satu buah alat ukur waktu;

d) Botol contoh air tembus pandang, dengan volume minimal 350 ml dan

maksimal 50 ml;

e) Grafik lama waktu pengambilan.

g. Lokasi

18

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam lokasi pengambilan contoh adalah sebagai

berikut.

a) Pengambilan contoh muatan sedimen melayang harus dipilih pada lokasi yang

tidak terpengaruh adanya bangunan air atau arus balik.

b) Lokasi pengambilan contoh muatan sedimen melayang dipilih dengan

memperhatikan ketentuan sebagai berikut.

1. Pengukuran muatan sedimen melayang dilakukan pada lokasi pengukuran

debit.

2. Dasar sungai merata.

3. Penampang melintang harus tegak lurus arah aliran.

c) Penetapan titik pengambilan

Penetapan titik pengambilan, digambarkan dan dirumuskan sebagaimana

Gambar 1 sebagai berikut :

Gambar 4. Sketsa Lokasi pengambilan contoh

Catatan : Sqi adalah jarak antara titik pengambilan terhadap titik awal

h. Data pengukuran

Data yang diperlukan untuk pengambilan muatan sedimen melayang sebelum

pengambilan contoh muatan sedimen ini dilaksanakan, terdiri dari :

a) Pengukuran penampang melintang.

b) Pengukuran debit.

c) Tinggi muka air yang berkaitan dengan pengukuran debit.

d)

i. Waktu pengisian/pengambilan contoh air

19

Lamanya waktu pengisian/pengambilan contoh air tergantung dari ukuran nozzle

yang digunakan sesuai dengan grafik pada Gambar A.2 dengan ketentuan bahwa

waktu yang digunakan untuk menurunkan alat sama dengan waktu yang

digunakan untuk menaikkan alat. Perhitungan waktu dimulai sejak alat

dimasukkan ke dalam air.

j. Petugas dan penanggung jawab

Hal-hal yang perlu diperhatikan meliputi :

a) Petugas yang melaksanakan survei adalah orang yang pernah mendapatkan

pendidikan dan pelatihan bidang hidrometri dan pengukuran sedimen.

b) Penanggung jawab pekerjaan adalah ahli di bidang hidrologi.

c) Nama petugas dan penanggung jawab hasil pengambilan contoh harus

dicantumkan dan dibubuhi tanda tangan, serta tanggal yang jelas.

k. Rumus-rumus perhitungan

Rumus-rumus yang digunakan dalam metode pengambilan sedimen melayang ini,

sebagai berikut.

……………………… (1)

……………………..(2)

………….(3)

Keterangan :

Q : debit di suatu penampang melintang sungai m3/det:

qi : debit pada setiap sub penampang ke i, m3/det;

qqi : debit tengah pada setiap sub penampang melintang ke i, m3/det;

Sqi : debit pada seksi ke i, m3/det;

i : 1, 2, 3, 4, 5,................. n; i tanda adalah bagian penampang

n : jumlah vertikal pengambilan di suatu penampang melintang.

Catatan: Rumus di atas adalah rumus yang digunakan dalam metode EDI (Equal Discharge Increment), yaitu pengambilan contoh sedimen yang dilakukan pada titik tengah pada sub-sub penampang yang mempunyai debit sama besar.

20

l. Cara pengambilan contoh

Pengambilan muatan sedimen melayang dilakukan segera setelah pengukuran

debit selesai dilakukan, dengan tahapan sebagai berikut :

a) Tahap persiapan pengambilan contoh, sebagai berikut.

1) Tentukan lokasi pengambilan.

2) Siapkan data hasil pengukuran penampang melintang.

3) Siapkan data hasil pengukuran debit.

4) Siapkan, periksa dan rakit alat pengambilan contoh.

5) Siapkan formulir pengambilan contoh.

6) Isi formulir pengambilan contoh.

7) Tentukan jumlah titik pengambilan di suatu penampang melintang

b) Tahap pengambilan contoh, sebagai berikut.

1) Hitung besar debit pada setiap sub penampang melintang dengan rumus (1).

2) Hitung debit tengah dari setiap sub penampang melintang dengan rumus (2).

3) Tentukan lokasi pengambilan dengan cara mencari titik pada kartu

pengukuran dengan besaran debit yang paling dekat dengan besar debit pada

butir 2).

4) Tentukan jarak lokasi titik pengambilan dari sisi sungai, sesuai dengan butir

3).

5) Tentukan lama waktu pengambilan pada grafik (Gambar A2), sesuai dengan

diameter lubang alat (nozzle) pengambil yang digunakan.

6) Lakukan pengambilan contoh muatan sedimen melayang.

7) Masukkan contoh muatan sedimen melayang ke dalam botol yang telah

disediakan.

8) Botol tersebut diberi tanda label.

9) Siapkan contoh muatan sedimen melayang untuk dianalisis di laboratorium.

Ulangi kegiatan butir 3) sampai 9) untuk lokasi titik pengambilan yang lainnya,

hingga semuanya selesai dikerjakan.

21

3.4. Penentuan lokasi Pengambilan Sampel

Langkah awal dalam menentukan lokasi pengambilan sampel di sungai

adalah mengetahui keadaan geografi sungai dan aktifitas di sekitar daerah aliran

sungai. pada umumya lokasi pengambilan meliputi :

a. Daerah hulu atau sumber air alamiah, yaitu lokasi yang belum tercemar. Lokasi

ini berperan untuk identifikasi kondisi asal atau base line sistem tata air.

b. Daerah pemanfaatan air sungai, yaitu lokasi dimana air sungai dimanfaatkan.

Tujuanya adalah untuk mengetahui kualitas air sebelum dipengaruhi oleh suatu

aktifitas.

c. Daerah potensial terkonaminasi, yaitu lokasi yang mengalami perubahan kualitas

air oleh aktifitas industri, petanian, domestik dan sebagainya (point dan nonpoint

sources). Lokasi ini dipilih untuk mengetahui hubungan antara aktifitas tersebut

dan penurunan kualitas air sungai.

d. Daerah pertemuan dua sungai atau lokasi masuknya anak sungai. Lokasi ini

dipilih apabila terdapat aktifitas yang mempunyai pengaruh terhadap penurunan

kualitas air sungai.

e. Daerah hilir atau muara, yaitu daerah pasang surut yang merupakan pertemuan

antara air sungai dan air laut. Tujuannya untuk mengetahui kualitas air sungai

secara keseluruhan. Apabila data hasil pengujian di daerah hilir dibandingkan data

daerah hulu, evaluasi tersebut dapat menjadi bahan kebijakan pengelolaan air

sungai secara terpadu.

Khusus untuk pertemuan dua sungai atau masuknya anak sungai, lokasi

pengambilan sampel adalah di daerah dimana air kedua sungai itu diperkirakan telah

bercampur secara sempurna. untuk mengetahuinya dilakukan uji homogenitas yang

dilakukan dengan mengambil beberapa sampel disepanjang lebar sungai dan pada

kedalaman tertentu. parameter ujinya antara lain suhu, pH, oksigen terlarut, dan daya

hantar listrik. apabila hasil pengujian parameter dibeberapa titik tersebut tidak

berbeda jauh yaitu kurang dari 10 %, dapat disimpulkan bahwa telah terjadi

percampuran sempurna diantara dua air sungai tersebut.

22

3.5. Penentuan titik pengambilan sampel

Menggabungkan sampel pada sungai yang melebihi kedalaman sekitar 5 m

tidak mungkin dilakukan (Wells et al. 1990). Dalam situasi ini. perlu menggunakan

'titik sampel' untuk mengumpulkan sampel kualitas air yang representatif.

Pada sungai dangkal, sampel air umumnya diambil pada kedalaman dekat

permukaan (biasanya 1 meter dibawah permukaan), bagian tengah dan dekat dasar

(0,5 meter diatas dasar sungai). Namun ada juga yang mengambil contoh air pada

kedalaman 0,2 X; 0,4 X; dan 0,8 X (X = kedalaman sungai). Contoh air permukaan

dapat diambil langsung dengan menggunakan tempat sampel yang dicelupkan

kedalam air. Untuk sampel pertengahan dan dekat dasar sungai, prosedur

pengambilan adalah pada saat diturunkan ke dalam air tutup sampel terangkat ke

atas sehingga air masuk dalam water sampler yang kemudian diangkat ke permukaan

dengan waktu yang konstan, pada saat botol sampel diangkat kepermukaan tutup

akan turun kebawah sehingga water sampler tertutup. Jika kedalaman sungai lebih

besar dari 10 m, prosedur yang sama dapat diterapkan. Contoh titik sampel di sungai

dengan kedalaman sekitar 20 m yang diilustrasikan dalam Gambar 7,13.

Gambar 5. Use of apoint-integrating sampler for depth integration of deep stream (from Wells et al. 1990)

23

Dicatat bahwa nilai transit yang digunakan arah ke bawah (TR1 dan TR2)

tidak sama dengan nilai transit yang digunakan dalam arah ke atas (TR3 dan TR4).

Namun, TR1 dan TR2 adalah sama, seperti juga TR3 dan TR4 (Wells et al. 1990) .

3.6. Pengumpul sampel otomatis

Berbeda dengan koleksi sampel cara manual, peralatan otomatis juga tersedia.

Peralatan seperti itu dapat sangat baik digunakan lokasi pengambilan sampel yang

dalam. Atau bila tidak untuk menanggapi cepat peristiwa runoff. Selain itu, untuk

mengukur contaminan yang hanya ada dengan interval pendek (misalnya pestisida),

ambil contoh (Gambar 5) sering kurang memadai. Dalam kasus tersebut, sistem

sampling secara otomatis dapat digunakan untuk memperoleh perkiraan contaminant

yang lebih akurat.

Sistem sampling otomatis akan memompa semua air sampel dari satu titik

atau saluran lebih dalam, pada interval yang ditentukan. Waktu pengambilan sampel

dicatat sehingga volume aliran dapat dihitung. Untuk menghitung total beban

sedimen dari aliran pada peristiwa runoff dihitung dengan menghitung konsentrasi

sampel produk dan interval arus, dengan rumus sebagai berikut:

Beban Contaminant (kg/storm event) = ∑Ci. Qi. ti

dimana: Ci = konsentrasi contaminant untuk interval waktu, t(i);

Qi = debit aliran sungai untuk interval waktu, t(i); dan

ti = interval waktu antar sampel (misalnya setiap 15 menit)

Sampel air sungai yang dipompa secara otomatis ke dalam kontainer sampel

yang telah disediakan dengan ukuran yang tepat. Ukuran kontainer ditentukan oleh

jumlah sampel yang diperlukan untuk analisis, sedangkan bahan kontainer ditentukan

oleh sifat dari contaminant. Misalnya, pestisida hanya dapat dikumpulkan dalam

kontainer kaca, mereka terserap oleh plastik. Kebanyakan alat pompa komersial

(misalnya ISCO samplers) menawarkan pilihan jenis sampel kontainer, komposisi,

ukuran dan nomor. Mereka juga bisa diprogram untuk mengambil sampel air pada

waktu ditentukan atau interval volume aliran. Sebagai contoh, selama periode arus

rendah, contoh air dapat diperoleh setiap 6 jam. Banyak alat juga dapat diprogram

untuk sampel-berbasis arus, atau untuk beralih dari sampel berbasis waktu ke sampel

berbasis hydrograph saat tahap streaming melebihi nilai tertentu (yakni arus ¬

24

proporsional mengambil sampel melalui berbagai tahapan streaming). Untuk kondisi

arus tinggi, frekuensi sampel dapat disesuaikan berdasarkan pada bentuk hydrograph.

3.7. Frekuensi pengambilan sampel dalam arus

Frekuensi sampel yang diperlukan tergantung pada :

- Teknik yang digunakan,

- Tujuan dari pengukuran,

- Presisi dan akurasi yang diinginkan, dan

- Aksesibilitas dan dukungan logistik yang tersedia di lokasi sampling.

Rentang waktu frekuensi untuk beberapa pengukuran dalam satu kegiatan

pengukuran dapat dilakukan per tahun (pengambilan sampel sering dilakukan

berdasarkan siklus hidrologis atau musim, yang biasanya berlangsung dari Oktober

sampai September). Selain itu, frekuensi sampling adalah fungsi dari lamanya masa

pengukuran dan lama fenomena yang sedang diinvestigasi. pengukuran yang singkat

umumnya memerlukan studi yang lebih intensif dari studi pemantauan program

jangka panjang. Demikian pula, fenomena pendek-tinggal mungkin memerlukan

sampling lebih intensif selama jangka waktu yang lebih singkat daripada fenomena

hidup-lama. Misalnya, menjelaskan hubungan dan efek pada skala lapangan, atau

untuk belajar proses kimia atau biologi, mungkin memerlukan beberapa pengukuran

per badai.

Sebelum tahun 1960-an, banyak sampel kualitas air diukur berdasarkan

kondisi sampel lingkungan, parameter kualitas air dikaitkan dengan pH, suhu,

oksigen terlarut, kekeruhan, turbiditas dan BOD. sampling sungai biasanya dilakukan

dengan frekuensi rendah sebagai satu kali setiap bulan. Dengan kedatangan sampel

yang dirancang untuk memantau sumber contaminants nonpoint sejak tahun 1960,

menjadi jelas bahwa sebagian besar persentase contaminants yang dihasilkan dari

sumber nonpoint dan oleh mereka masukan aliran yang terjadi selama beberapa

peristiwa badai besar menjadi danau dan waduk. Untuk menghitung secara akurat

sumber beban contaminant nonpoint, diperlukan sampel yang besar yang dihasilkan

oleh runoff ketika terjadi banjir besar: Ini bukan untuk mengatakan bahwa sampel

aliran kecil tidak diperlukan untuk memantau titik sumber contaminant nonpoint.

tetapi untuk memberikan gambaran masukan zat pencemar nonpoint yang dihasilkan

ketika terjadi runoff pada saat rendah dan tinggi.

25

IV. PERHITUNGAN BEBAN POLUTAN

Beban polutan adalah sebuah produk dari air dan keluarnya konsentrasi

polutan dalam air selama interval waktu tertentu. penelitian menunjukkan bahwa

perubahan kedalaman aliran memberikan dampak yang signifikan terhadap akurasi

perhitungan beban polutan dan perubahan konsentrasi zat pencemar di perairan. Oleh

karena itu, karena badai merupakan peristiwa dramatis dapat mempengaruhi

kedalaman sungai (dan total beban polutan yang mencapai badan air), sehingga

peristiwa penting seperti itu dilakukan sampling secara khusus. Walker (1987)

menjelaskan bahwa dalam situasi di mana konsentrasi polutan sangat berbeda dengan

aliran biasanya, rata-rata konsentrasi polutan inti ringan dalam aliran sungai dapat

mengestimasi beban polutan dengan cukup akurat.

Kenyataan dalam banyak situasi bahwa beban polutan dalam badan air

dihitung dengan menghitung produk rata-rata konsentrasi polutan (atau sedimen) dan

menghitung debit aliran. Namun, masalah yang signifikan dengan pendekatan ini

adalah biasanya meremehkan tipe beban polutan yang terdapat dalam area, dimana

polutan yang terdapat di tempat peristiwa erosi sebagai suatu fenomena hidrologis.

Sebagai alternatif, the US Environmental Protection Agency (1990) telah

memberikan beberapa alternatif metode menghitung beban polutan, seperti dibahas

berikut :

4.1. Teknik Mid-interval

Metode ini menggunakan data konsentrasi polutan yang representatif sesuai

data aliran sungai. Untuk menghitung beban polutan dilakukan dengan pengukuran

konsentrasi polutan bersamaan dengan pengukuran kedalaman saluran (dilakukan

pada saat pengumpulan sampel). Diasumsikan karateristik sedimen berhubungan

dengan interval waktu tertentu dan berhubungan dengan sampel air yang diambil,

sebagai berikut:

Beban polutan =

dimana: Ci = konsentrasi polutan dalam sampel ke i;

Qi = debit air air pada waktu ke i

Ti = interval waktu pengkuran sampel ke i

26

Salah satu tipe biasanya menggunakan interval waktu yang sama, setengah waktu

interval antara sampel air dikumpulkan dengan sampel yang diambil sebelumnya,

dan satu setengah interval waktu antara sampel air yang dikumpulkan dengan sampel

yang akan dikumpulkan berikutnya. Metode ini sangat berguna ketika sampel yang

dikumpulkan seragam. dasar interval waktu tetap; Rata-rata' konsentrasi polutan

ditentukan secara langsung oleh rata-rata konsentrasi. terutama karena karateristik

sampel dalam sungai diambil dalam interval waktu yang sama, Namun, yang

merugikan dari pendekatan ini adalah akurasi yang sangat peka terhadap terjadinya

badai.

4.2. Berat rata-rata konsentrasi polutan berdasarkan waktu

Metode ini digunakan untuk situasi di mana sampel kualitas air tidak

dikumpulkan secara teratur atau tidak dengan interval waktu yang sama. Dengan

demikian, memperkirakan 'rata-rata' konsentrasi polutan memerlukan satu untuk

'berat' kualitas sampel air sesuai dengan jangka waktu yang digunakan untuk

mewakili sebuah aliran. Untuk menghasilkan Berat rata-rata konsentrasi polutan

bedasarkan waktu (TWMC) dihitung sebagai berikut:

TWMC = (∑CiTi)/∑Ti 

dimana: Ci = konsentrasi polutan sampel ke i; Ti = interval waktu yang digunakan mengambil karateristik sampel ke i (tipe

yang mewakili dengan interval waktu satu setengah antara sampel yang dikumpulkan sebelumnya dengan sampel berikutnya)

4.3. Berat rata-rata konsentrasi polutan berdasarkan aliran sungai

Sebagian besar dalam perhitungan nilai total beban polutan dalam air adalah

perkiraan rata-rata konsentrasi polutan berdasarkan bobot masing-masing sampel air

sesuai dengan jumlahnya aliran sungai. Nilai ini dihitung dengan membagi total

beban polutan dengan total keluarnya untuk periode tertentu. istilah 'aliran-weighted

rata-rata konsentrasi' (FWMC), dihitung sebagai berikut:

FWMC = (∑CiTiQi)/(∑Ti Qi)

dimana: Ci = konsentrasi polutan sampel ke i; Ti = interval waktu yang digunakan mengambil karateristik sampel ke i

(satu setengah interval waktu antara sampel yang dikumpulkan sebelumnya dan sampel ke i berikutnya yang biasanya digunakan untuk nilai ini); dan

Qi = debit air pada waktu pengambilan ke i

27

Rasio FWMC dan TWMC digunakan untuk mengidentifikasi sumber utama polutan.

Seperti ditunjukkan oleh the US Environmental Protection Agency (1990), untuk

suatu lokasi sungai, dimana perbandingan FWMC: TWMC lebih besar dari 1,0

menunjukkan konsentrasi polutan meningkat dengan meningkatnya debit air, sebagai

indikasi meningkatnya polutan nonpoint. Sebaliknya, perbandingan FWMC: TWMC

kurang dari 1,0 akan menunjukkan bahwa konsentrasi polutan yang menurun dengan

meningkatnya aliran sungai. Ini menunjukkan polutan menurun dengan

meningkatnya aliran.

28

V. SUMBER POLUTAN NONPOINT PEDESAAN

5.1. Pertimbangan umum

Sebelum menentukan plots spesifik eksperimen untuk dibahas, perlu

dilakukan penyelidikan hidrologi (out flow) dari seluruh saluran drainase. Hal ini

akan memberikan informasi tentang penggunaan umum hydrologic dan karakteristik

polutan dari DAS (ini akan memungkinkan identifikasi-parameter kualitas air). Pada

skala besar hasil investigasi ini juga akan menyorot keseriusan dari masalah sumber

polusi nonpoint, terutama ketika membandingkan total beban tahunan dari kolam

tempat menyalurkan air ke titik sumber beban. Dengan demikian, besarnya nilai Unit

Beban Area (UAL) terkena contaminant dapat diperkirakan sebagai berikut:

YB = 1/(TA)(LT-LP)

dimana:

YB = perkiraan dari ual untuk seluruh saluran drainase (kg/ha/y); LT = total beban tahunan (kg) selama periode T (y) di bagian paling hilir sungai

outlet sungai; LP = total beban tahunan (kg) dari titik-sampel selama jangka waktu, T, dan A = catchcment area (ha)

Asumsi Perhitungan di atas dengan menganggap arus dan konsentrasi tersedia

sepanjang tahun. Jika penyelidikan periode kurang dari satu tahun, nilai UAL harus

dinyatakan dalam unit lain (misalnya g/ha/hari atau g/ha/mm runoff).

Dalam persamaan diatas, YB hanya menyediakan perkiraan kasar UAL,

karena LT dan LP bukan merupakan variabel tambahan. Maksudnya, nilai sebenarnya

dari titik dan beban polutan nonpoint pada final outlet hanya dapat dinilai dengan

model matematika yang lebih kompleks yang juga mengambil sampel sumber air

sebagai pertimbangan (kecuali jika mereka dapat diukur secara langsung dan akurat).

Informasi mengenai UAL skala kecil berguna untuk hitungan yang lebih tepat. Jadi

tujuan menyiapkan jarak-plot percobaan ini adalah untuk mengidentifikasi dan

mengukur besarnya polutan nonpoint di daerah-daerah sumber air.

Penentuan percobaan skala kecil dilapangan dapat lebih akurat dicapai bila :

1) Data yang diambil lebih dari satu pada contoh sungai atau situ yang diamati. dan

2) Hasil dari (persamaan 7.12) dapat dihitung untuk lebih dari satu sub-kolom dari

jaringan sungai.

29

Suatu skala kolom UAL membantu mengidentifikasi kemungkinan sumber polutan

di dalam kawasan kolom (yakni semakin besar nilai YB, semakin besar kemungkinan

kontributor sumber utama polutan nonpoint yang terdapat dalam sub-kolom).

Langkah berikutnya dalam memilih plot adalah meninjau lahan dan peta

topografi dari air dalam upaya untuk mengidentifikasi daerah sumber nonpoint.

Secara Umum jenis sumber nonpoint (kebanyakan nutrient tanaman) meliputi:

1) lokasi-lokasi rentan terhadap erosi - termasuk lokasi konstruksi skala besar

dan/atau lokasi dimana tanah tersebut dibiarkan kosong untuk tujuan tertentu;

2) lahan pertanian/lahan tanaman - terutama tanaman baris atau tanaman tanpa

konservasi dan/atau garis-garis tanah yg diolah;

3) Kebun buah dan kebun-kebun anggur - terutama perkebunan baru (karena dosis

pupuk yang berlebihan);

4) Lahan rumput dan peternakan - terutama yang digunakan untuk menyebarkan

pupuk;

5) Peternakan padat - khususnya mereka yang dekat dengan sungai;

6) Pemukiman Pedesaan - terutama yang tanpa system saluran;

7) Tempat makanan Hewan; dan

8) Lokasi timbunan dan pembuangan limbah.

5.2. Penentuan lokasi untuk percobaan skala kecil

Idealnya, percobaan akan dilakukan di daerah-daerah yang kemungkinan

menggunakan semua kombinasi dari tanah, lereng, tanah yg dikerjakan, dan jenis

tanaman. Namun, solusi yang lebih realistis untuk memilih 'karakteristik' lokasi.

yang mewakili tipe lokasi yang digunakan untuk lokasi percobaan yang sedang

dibuat (setidaknya dalam hal lereng dan jenis tanah).

Jika ada cukup waktu untuk mengulang percobaan dan pengukuran dengan

berbagai tanaman pangan dan tanah yg dibajak/teknik konservasi, alternatif yang

logis adalah dengan memilih karakteristik tanaman yang sesuai dan lahan teknik

budidaya. Bahkan dalam situasi ini, dianjurkan untuk percobaan yang terbelah

menjadi dua bagian plot (yakni menjalankan dual percobaan). Dengan dual

percobaan. satu lokasi digunakan sebagai acuan atau kontrol plot. Yang mana pada

kondisi yang representati pada area yang lebih luas dapat didokumentasikan(suhu

tanah yg dikerjakan, penggunaan pupuk. teknik konservasi. dsb). Pada petak lainnya,

efek dari teknik kontrol alternatif dapat dijumlahkan (misalnya dikurangi dan atau

30

manajemen waktu pemupukan, kontur tanah yg dikerjakan). Hasil dari dua petak

percobaan realistis hanya menyediakan dasar untuk menjalankan skenario kontrol

dengan beberapa model skala tangkapan penuh. Dapat juga mencoba untuk

menggunakan factor budidaya dan konservasi (faktor P dan C) dari Universal Soil

Loss Equation (USLE; Wischmeier dan "Smith, 1978). Namun demikian, data dan

informasi yang diperoleh dalam suatu percobaan biasanya lebih akurat.

Setelah memilih lokasi yang representatif, langkah berikutnya adalah

menentukan besarnya plot eksperimen (s). Dalam memilih ukuran, faktor yang

menentukan adalah apakah ingin menggunakan simulators hujan, atau bergantung

pada curah hujan alam. Pada kedua kasus tersebut, dapat menggunakan plot ukuran

lebih besar (sekitar beberapa hektar), sedangkan dalam kasus pertama, plot ukuran

yang harus lebih kecil (dari susunan beberapa ratus persegi. Meter). Keputusan

seperti itu akan tergantung pada ketersediaan dan simulator jenis peralatan (misalnya

kapasitas pompa), dan ketersediaan air.

5.3. Pengukuran larian (runoff)

Pungukuran runoff dapat dilakukan dengan beberapa cara tergantung pada

besaran dari aliran yang terdapat pada plot. Jenis instrumen yang biasa digunakan

dalam pengukuran adalah alar ukur yang terbuat dari logam plat (Gambar 6). Alat

ini dapat dengan mudah diterapkan di dalam setiap saluran, dengan hanya

meletakannya ke dasar saluran. Runoff dihitung sebagai suatu fungsi (h) yang

melewati bendungan, seperti :

Q = c.h5/2

dimana : c = (2g)½, dan

h = kedalaman air pada saat terjadi hujan besar

Gambar 6. Illustration of pulviograph

31

Gambar 7. Example of a pulviograph chart

Beberapa alat pengukur runoff yang lain tersedia secara komersial, misalnya :

Venturi dan Parshall flumes dengan berbagai ukuran. Sebagai alternatif, alat-alat

yang serupa dapat dibangun di lokasi.

Masalah utama pengukuran runoff adalah terkait dengan pengukuran manual

dari kedalaman air akibat hujan besar (h). solusi yang ideal menggunakan water level

recorder. Perekam jenis ini mengukur kedalaman air dan menghitung secara akurat

volume total runoff, termasuk variasi intensitas runoff. Namun, volume runoff yang

sangat kecil mungkin mengakibatkan ruang terlalu kecil untuk memasang alat ini.

Mengukur secara manual adalah mustahil, kecuali seorang pengukur hidup dan

tinggal dilokasi. karena selalu ada kemungkinan puncak arus air terjadi setiap saat,

misalnya pada tengah malam

5.4. Pengukuran Kualitas Air

Sekaligus untuk mengambil sampel kualitas air dari aliran air, pendekatan

yang terbaik adalah dengan menggunakan peralatan sampling otomatis.

Pengoperasian peralatan seperti ini telah dijelaskan di atas, ketika digunakan jenis

alat ini dalam aplikasi, biasanya dipicu oleh kondisi arus air yang kritis. Pengambilan

sampel air secara manual dapat saja dilakukan tetapi seringkali kehilangan beberapa

informasi kualitas air. Lebih lanjut, sering sulit untuk mendapatkan cukup personil

yang didedikasikan untuk mengumpulkan sampel pada malam, atau pada akhir

pekan.

Tidak ada aturan umum mengenai frekuensi sampling, terutama karena koleksi

32

sampel tergantung pada lama dan intensitas dari peristiwa runoff yang dapat berbeda

dari satu lokasi ke lokasi lain, dan antara tanggal di lokasi yang sama. Namun, hal ini

harus dilakukan untuk memastikan bahwa penngambilan sampel kualitas air

bersamaan dengan waktu runoff puncak, dan juga menentukan naik dan turunnya

tempo hidrograf curve. Panduan pelestarian kualitas air sampel juga harus diamati.

5.5. Pengukuran lain

Pengukuran lain yang terkait, termasuk kelembaban tanah sebelum dan

setelah runoff, diukur secara berkala selama studi. Yang paling mudah diterapkan

adalah isotop instrumen pemeriksaan berbasis kelembaban. data hydrometeorological

(misalnya suhu, angin, evaporasi) juga harus diperoleh dari stasiun metereologi.

Informasi dan data yang juga harus dikumpulkan:

1. Jumlah pupuk yang digunakan (termasuk fosfor dan nitrogen, dan perubahan

dalam pola pemupukan dari waktu ke waktu);

2. metode budidaya dan pengolahan tanah;

3. Panen dan metode pemanenen ( termasuk nilai nutrisi tanaman dan nilai nutrisi

yang dipindahkan dari tanah oleh tanaman tetapi tetap di lapangan dalam bentuk

biomas tanaman), dan

4. nilai nutrisi tanah.

5.6. Pengolahan Data Terukur

Pengolahan data pada dasarnya mempunyai dua sasaran hasil:

(1) penentuan Unit Beban Area (UALS) pada periode waktu (eg. UALs bulanan,

tahunan atau musiman).

(2) Menghitung hubungan antara tingkat beban area (konsentrasi) dengan berbagai

faktor-faktor yang mempengaruhi perubahan-perubahan dalam tingkat beban.

Penentuan UAL dimulai dengan menghitung beban total pada periode

waktu yang tertentu (sering kali satu tahun). Hal ini hanya menghitung area di

bawah kurva beban, atau produk dari debit air (Q) dan konsentrasi polutan (C).

Berdasarkan variable-variabel ini, ada beberapa dasar kasus untuk dipertimbangkan

di dalam pengolahan data. Ini dibahas dengan singkat :

a. Arus berkelanjutan dan kualitas data berdasarkan waktu

Pada kasus ini, pencatatan arus diambil secara berkelanjutan, dan

pengukuran kualitas air hanya dilakukan bila terjadi hujan (dapat pula dilakukan

pengukuran pada semua kejadian) secara seragam, setiap step dilakukan terpisah,

33

misalnya data arus diambil dari catatan arus pada interval berbeda dengan waktu

yang sama pada setiap step. Beban limban pada setiap waktu adalah dihitung

berdasarkan nilai produksi dari Ci dan Qi (gambar 7.19). sedangkan total beban

polutan dihitung dengan mengunakan rumus :

L =

Dimana : n = nomor pada waktu step (nomor sampel) dalam setiap periode T = T2 –T1 uji

Unit beban area pada periode T = T2 –T1 adalah dihitung dengan :

Y = L/A (in M/L2)

M = coresponden

A = luas area

T = periode waktu

Nilai UAL kemudian dikonfersi kedalam unit UAL yang diinginkan ( eg. kg/ha/y:

g/krn2/day).

b. Aliran air dan Kualitas data yang tidak kontinyu

Pada Kasus ini, pencatatan arus dilakukan secara berkelanjutan, tetapi

sampel kualitas air tidak mengikuti aliran hidrologi (meski tersedia belakangan);

dua opsi bisa dilakukan untuk melengkapi data base:

1. Jika ada korelasi yang dekat antara runoff (Q) dan konsentrasi (C), nilai Ci

yang hilang, dapat dihitung dengan C =f(Q) hubungan, dan catatan konsentrasi

dapat diselesaikan. Kemudian perhitungan dilanjutkan seperti diatas. catatan;

bahwa korelasi dosis dapat menghasilkan nilai yang menyimpang.

2. Kemungkinan lain untuk menyisipkan antara data pengukuran konsentrasi yang

berurutan, menggunakan suatu cara yang linier (eg. C, = ( l/2)(Ci-1 +Ci+1).atau

dengan cara yang lain (eg. Menyesuaikan suatu kurva taklinear pada data

pengukuran konsentrasi).

c. Arus tidak kontinyu dan Kualitas data

Dalam hal ini arus dan kualitas air tidak tercatat dengan continyu (eg. karena

kegagalan pemakaian peralatan atau permasalahan lain), tidak menyebar

mengikuti pola aliran yang diasumsikan; ada empat alat primer (meski tidak-

pasti) untuk penaksiran total beban limbah.

34

(1) Jika data curah hujan tersedia, maka model hydrologic (eg. metoda Unit

Hydrograph) bisa digunakan untuk menirukan aliran hidrograph dan

selanjutnya kita menghitung beban total sama seperti ditas.

(2) Data beban total dapat diestimasi sebagai rata-rata penurunan (Q) dan

konsentrasi (C), dan jumlah keseluruhan waktu pengukuran, sebagai berikut:

L=QxCxT

atau sebagai rerata sebagian beban (ketika data yang sesuai tersedia dalam

jumlah yang cukup), sebagai berikut:

L = (T/n)∑Qi Ci

Atau :

L = (1/n)∑Qi Ci Ti

di mana: Ti = periode waktu (s) di mana tanpa data sampling yang tersedia.

(3) Ketika curah hujan tercatat lengkap, kita dapat mengestimasi total beban

polutan dengan menghubungkan data beban dengan data curah hujan. Dengan

pendekatan ini, penyimpangan waktu antara kejadian curah hujan dan aliran

harus diperkirakan (meski dalam plot kecil, penyimpangan waktu bisa

diabaikan). Type hubungan yang digunakan :

Lr= f (I)

LT= f(P, M)

di mana: Lr =tingkat beban (mass/waktu); I =intensitas curah hujan (rnrm/waktu; unit waktu harus

sama halnya dengan tingkat beban); Lr =beban total dari suatu aliran (massa); L = f (I, API); P = total kedalaman aliran pada saat hujan (mm); M = indeks kelembaban tanah (mm) ; dan

API = indeks presifitasi ( indeks kondisi presifitasi hujan sebelumnya dan kelembaban tanah)

Untuk merinci hubungan-hubungan seperti itu, ketersediaan catatan yang baik

untuk sedikitnya beberapa aliran sebagai asumsi.

(4) Tersedia catatan cukup lama (sekali pun tak lengkap), berbagai metode

statistik bisa digunakan untuk menaksir produk beban yang dihasilkan oleh

aliran yang tidak teramati, termasuk (a) fungsi distribusi percobaan seperti

suatu model simulasi dan sampling, dan (b) Pengembangan dan penggunaan

dari korelasi beban arus dan konsentrasi beban. Simulasi dapat juga

35

digunakan dalam menunjukkan variasi hubungan dalam unit beban area,

menyaring dan merencanakan model untuk daerah yang lebih luas. Ekspresi

semacam itu dapat dilakukan berdasarkan catatan dari plot percobaan:

Y =f(R)

di mana: Y = tingkat UAL (mass/area); dan R = beban masuk yang terukur selama periode aliran (juta,

l/ha/sec, dll.) karena berbagai kombinasi panen-lahan-kemiringan

Gambar 8. Tipe dasar perhitungan UAL dari data pengukuran

36

VI. KESIMPULAN

Pengambilan sampel kualitas lingkungan merupakan pekerjaan yang tidak

mudah karena polutan lingkungan bersifat dinamis dan bermigrasi seiring dengan

perubahan situasi dan kondisi setempat. Metode Pengambilan sampel untuk

pengujian laboratorium dan pengujian karakterisik Sampel sangat mempengaruhi

hasil pengujian.Dalam merencanakan pengambilan sampel, harus dipertimbangkan

bagaimana sampel diambil sehingga sampel dapat mewakili kondisi pada saat

pengambilan. oleh karena itu volume sampel, waktu, lokasi, dan titik pengambilan

sampel serta kondisi lingkungan harus direkam sebagai data obyektif untuk bahan

interprestasi hasil pengujian.The US Geological Survey merekomendasikan dua

metode umum mengumpulkan air contoh: (I) equal discharge increment method

(EDI). dan (2) equal width icreament method (EWI). Meskipun kedua metode

menghasilkan hasil yang sama, keuntungan relatif dari dua metode ini tidak sama.

Alasan mengapa terdapat perbedaan dari teknik ini mencakup fakta bahwa terdapat

perbedaan kedalaman dan lebar sungai sebagai tempat pengambilan sampel air.

Selanjutnya hal yang harus diperhatikan dalam pengukuran sampel air dan

sedimen terkontaminan polutan adalah sensifitas alat serta kesesuaian bahan alat

dengan variabel yang diamati. Hal ini penting mengingat untuk menghindari

kesalahan pengambilan kesimpulan parameter uji sehingga kualitas lingkungan

sesunguhnya tidak tergambarkan.

Secara umum jenis sumber nonpoint pedesaan berasal dari nutrient tanaman,

meliputi:

1. lokasi-lokasi rentan terhadap erosi - termasuk lokasi konstruksi skala besar

dan/atau lokasi dimana tanah tersebut dibiarkan kosong untuk tujuan tertentu;

2. lahan pertanian/lahan tanaman - terutama tanaman baris atau tanaman tanpa

konservasi dan/atau garis-garis tanah yg diolah;

3. Kebun buah dan kebun-kebun anggur - terutama perkebunan baru (karena dosis

pupuk yang berlebihan);

4. Lahan rumput dan peternakan - terutama yang digunakan untuk menyebarkan

pupuk;

37

5. Peternakan padat - khususnya mereka yang dekat dengan sungai;

6. Pemukiman Pedesaan - terutama yang tanpa system saluran;

7. Tempat makanan Hewan; dan

8. Lokasi timbunan dan pembuangan limbah.