Pencitraan Konduktivitas Bawah Permukaan dan

Jurnal Gradien Vol.2 No.1 Januari 2006 : 105-108
Pencitraan Konduktivitas Bawah Permukaan dan Aplikasinya
untuk Identifikasi Penyebaran Limbah Cair
Dengan Menggunakan Metode Geolistrik Tahanan Jenis 2 D
Suhendra
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Bengkulu, Indonesia
Diterima 5 Desember 2005; disetujui 20 Desember 2005
Abstrak - Telah dilakukan penelitian mengenai pemodelan fisis aplikasi metode geolistrik tahanan jenis 2-D untuk
pemantauan masalah lingkungan yaitu pencemaran limbah cair dengan menggunakan metoda geolistrik tahanan jenis
memakai konfigurasi elektroda Wenner-Schlumberger. Tujuan penelitian ini untuk mengidentifikasi penyebaran polutan cair
(oli bekas) dengan menggunakan metode geolistrik tahanan jenis 2D dan menentukan batas daerah yang terkontaminasi.
Pengolahan data diolah dengan menggunakan software RES2Dinv ver 3.3 dan diperoleh nilai tahanan jenis medium yang
terkontaminasi oleh limbah cair dari data geolistrik tahanan jenis adalah 2.09 – 4.36 Ωm serta dari penampang
(pseudosection) geolistrik terlihat batas atau daerah yang terkontaminasi oleh limbah cair.
Kata kunci : Tahanan Jenis; Pencemaran limbah; pemodelan fisis
1. Pendahuluan
Metoda geolistrik dapat dimanfaatkan untuk studi masalah
lingkungan, yaitu untuk mendeteksi kontras resistivitas
medium akibat penyebaran kontaminan (rembesan limbah)
di bawah permukaan yang sering diasosiasikan sebagai
fluida konduktif [3]. Beberapa studi telah dilakukan
diantaranya untuk identifikasi intrusi air laut, kebocoran
limbah hasil industri [4] sehingga metoda geolistrik dapat
digunakan secara efektif untuk mengidentifikasi distribusi
polutan baik secara spasial maupun temporal. Namun
untuk keperluan tersebut diperlukan perangkat dan teknik
pengukuran yang dapat menghasilkan citra konduktivitas
(atau resistivitas) bawah permukaan dengan resolusi tinggi
secara tepat dan cepat.
Di bawah permukaan sulit untuk mengamati secara
langsung rembesan limbah, sejauh mana limbah tersebut
akan mengalir dan berapa cepat dia mengalir sehingga
perlu dilakukan studi awal untuk penyelidikan masalah
lingkungan ini sehingga nantinya akan mudah untuk
mencari metode dan cara penangulangan rembesan limbah
cair yang akhirnya dapat mengangu keberadaan air tanah
yang dikonsumsi secara langsung oleh masyarakat.
Pencemaran limbah dapat dilakukan dengan metoda
geolistrik, ini dilakukan dengan menggunakan arus listrik
searah yang diinjeksikan melalui dua buah elektroda arus
ke dalam bumi, lalu mengamati potensial yang terbentuk
melalui dua buah elektroda potensial yang berada di
tempat lain.
Perbedaan potensial yang terukur merefleksikan keadaan
di bawah permukaan bumi. Pada dasarnya metoda ini
didekati dengan menggunakan konsep perambatan arus
listrik di dalam medium homogen isotropis, dimana arus
listrik bergerak kesegala arah dengan nilai yang sama
besar.
Berdasarkan asumsi tersebut, maka bila terdapat anomali
yang membedakan jumlah rapat arus yang mengalir
diasumsikan diakibatkan oleh adanya perbedaan akibat
anomali tahanan jenis. Anomali ini nantinya digunakan
untuk merekonstruksi keadaan geologi di bawah
permukaan. Perbedaan konfigurasi elektroda, variasi
tahanan jenis spesifik yang diselidiki, prosedur
memperoleh data sangat menentukan dalam pemakaian
metoda ini.
Suhendra / Jurnal Gradien Vol. 2 No. 1 Januari 2006 : 105-108
106
Metoda tahanan jenis mempunyai dua macam pendekatan,
yaitu pendekatan horisontal dan pendekatan vertikal,
kedua pendekatan ini mempunyai prosedur kerja dan
interpretasi yang berbeda antara satu sama lainnya.
Metoda tahanan jenis pendekatan horisontal dimaksudkan
sebagai eksplorasi metoda tahanan jenis untuk mendeteksi
lapisan atau formasi batuan yang mempunyai kedudukan
stratigrafi bidang lapisan yang membentang secara
horisontal. Sedang eksplorasi dilakukan untuk
mempelajari urutan stratigrafi batas lapisan secara vertikal
dari atas sampai bawah.
2. Metode Penelitian
Lokasi Penelitian
Akuisisi data resistivitas dilakukan dengan menggunakan
konfigurasi elektroda Wenner-Schlumberger dengan jarak
spasi elektroda 5 cm dengan lintasan pengukuran
sebanyak satu lintasan yaitu lintasan U-S. Dengan
pertimbangan akuisisi ini dapat mengambarkan pola arah
aliran secara Vertikal dan horisontal dalam bentuk 2D.
secara tepat dan akurat.
Alat Ukur Geolistrik Tahanan Jenis
Alat yang digunakan untuk penelitian bawah permukaan
yaitu Resismeter tipe Naniura Nrd22r beserta
kelengkapanya yang terdiri dari accumulator (aki) sebagai
sumber arus DC, kabel penghubung, elektroda arus dan
potensial serta kelengkapan pendukung seperti meteran.
Penelitian ini merupakan penelitian model fisis yang
dilakukan di Laboratorium Jurusan Fisika Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Bengkulu, untuk mengamati rembesan limbah di bawah
permukaan medium berdasarkan anomali nilai resistivitas
medium. Tempat pengambilan data merupakan model fisis
berupa bak kaca berukuran 2 m x 1m x 1 m.
Pengolahan Data
Teknik Pengambilan Data
Sebelum data diolah dengan pemodelan numerik metoda
Finite elemen terlebih dahulu datum nilai beda potensial
dan arus yang terukur di lapangan diolah terlebih dahulu
Data yang diperlukan dalam penelitian ini berupa data
tahanan jenis medium berupa tanah lempung (clay sand)
dan tahanan jenis medium setelah diinjeksikan dengan
limbah cair (Oli bekas), pengukuran di lapangan sebelum
dan sesudah diinjeksi dengan limbah untuk
mensimulasikan penyebaran polutan cair pada suatu model
fisis [2][4] analisis kualitatif dan kuantitatif data lapangan
untuk memperoleh penampang tahanan jenis semu melalui
pemodelan inversi dengan menggunakan metode yang
dikemukan oleh Loke dan Barker [1], untuk mengamati
rembesan limbah yang diperoleh malalui pengukuran arus
dan potensial listrik dengan menggunakan peralatan
resistivitimeter.
Dengan adanya data resistivitas dari medium pasir dan
medium pasir yang telah diinjeksi kita dapat
membandingkan
antara
medium
yang
belum
terkontaminasi dengan medium yang telah terkontaminasi
oleh limbah polutan cair.
Pemantauan variasi terhadap waktu sangat diperlukan
dalam penelitian ini karena data tersebut akan menunjukan
pola dan arah aliran polutan, pengambaran pola dan arah
aliran polutan bawah permukaan dilakukan dengan
pemodelan numerik Metoda Finite Elemen.
untuk memperoleh nilai tahanan jenis semu (ρa) untuk
setiap titik pengukuran
dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan berikut:
ρa = K ∆V / I
(1)
ρa = Tahanan jenis semu (Ohm. m), K = Koefesien
geometri untuk konfigurasi elektroda WennerSchlumberger, ∆V = Beda potensial (volt) dan I = Arus
listrik (Ampere)
3. Hasil Dan Pembahasan
Penelitian ini menggunakan konfigurasi elektroda
Wenner-Schlumberger sehingga dapat menjelaskan
penyebaran limbah secara lateral dan vertikal sehingga
dianalogikan.penyebaran limbah dalam bentuk 2-D.
Perhitungan data dengan persamaan 2, diperoleh nilai
apparent resistivity pada masing-masing titik ukur.
Selanjutnya dilakukan inversi dengan menggunakan
Suhendra / Jurnal Gradien Vol. 2 No. 1 Januari 2006 : 105-108
program RES2DINV ver 3.3 untuk melihat penampang
tahanan jenis dari pasir serta
anomaly yang
mengidentifikasikan terdapatnya rembesan polutan di
bawah permukaan.
107
diukur sejauh mana oli tersebut akan menyebar pada
medium yang telah disiapkan.
Berdasarkan hasil inversi dengan menggunakan program
RES2DINV ver 3.3 dari konfigurasi elektroda WennerSchlumberger dengan jarak spasi elektroda potensial 5 cm,
serta panjang lintasan 2 m diperoleh penampang tahanan
jeni seperti terlihat pada Gambar 1 berikut ini.
Gambar 2 Penampang hasil inversi 2-D dari pasir yang
terkontaminasi
Gambar 1. Penampang hasil inversi 2-D dari Tanah
lempung (clay sand)
Tahanan jenis pasir yang diinjeksikan polutan cair
Nilai tahanan jenis tanah lempung tanpa limbah yang
merupakan pembanding antara medium yang
terkontaminasi dengan yang belum terkontaminasi yang
merupakan hasil pengukuran arus dan potensial listrik
dapat terlihat pada gambar 1.
Dari hasil penampang geolistrik pasir tanpa limbah
terdapat nilai tahanan jenis berkisar antara 28.6 – 46 Ωm
yang diinterpretasikan berupa air, ini dapat diyakini karena
bagian tengah-tengah bak kaca pasir terlihat masih basah.
Tahanan jenis pasir yang diinjeksikan polutan cair.
Nilai tahanan jenis pasir yang diinjeksikan polutan cair
yang merupakan hasil pengukuran arus dan potensial
listrik dapat dilihat pada Gambar 2.
Polutan cair (oli) yang diinjeksikan sebanyak 1000 mL
yang ditumpahkan ditengah-tengah bak kaca lalu dibiarkan
selama kurang lebih 30 menit untuk membiarkan
penyebaran oli benar-benar sudah berhenti sehingga dapat
Dari hasil pengolahan data melalui inversi terlihat bahwa
daerah yang sudah terkontaminasi dengan limbah oli yang
memiliki nilai resistivitas berkisar dari 2.09 Ω.m sampai
dengan 4.36 Ωm, dimana terlihat dari Gambar .2 bahwa
limbah terdapat pada kedalaman 5 cm – 20 cm dari
permukaan tanah (ground surface).
Dari hasil pengolahan data terdapat nilai tahanan jenis
yang cukup tinggi yaitu 172 – 359 Ωm ini di
interpretasikan merupakan pasir besi yang terdapat pada
medium tanah lempung (clay sand) yang digunakan.
4. Kesimpulan
Berdasarkan penampang geolistrik tahanan jenis 2-D
terlihat adanya polutan limbah cair yang ditunjukkan
dengan nilai tahanan jenis yang rendah ini dikarenakan oli
bekas bersifat konduktif.
Hasil pengamatan menunjukan bahwa nilai resistansi oli
memiliki nilai yang cukup rendah yaitu berkisar dari 2.09
Ωm sampai dengan 4.36 Ωm.Aplikasi metode geolistrik
dapat dipakai sebagai alat monitoring rembesan limbah,
namun untuk kondisi lapangan yang sebenarnya harus
masih perlu pengkajian yang lebih mendalam lagi. Serta
mutlak harus ditunjang dengan data-data skunder.
108
Suhendra / Jurnal Gradien Vol. 2 No. 1 Januari 2006 : 105-108
Daftar Pustaka
[1] Loke, M.H., R.D. Barker, Least-square dekonvolusi of
apparent resistivity pseudosection, 1995, Geophysics, Vol
60 pp 1682-1690.
[2] Park, S.K., Fluid migrasi in the vadose zone from 3D
inversion of resistivity monitoring data, 1998, Geophysics,
60, 1682-1690.
[3] Telford,W.M., L.P. Geldart and R.E. Sheriff, Applied
Geophysic : Second Edition, 1990, Cambrige University
Press, USA, 522-538.
[4] Van, G.P., Park, S.K., Hamilton, P., Monitoring leaks from
stroge ponds using resistivity methods, 1991, Geophysics,
56, 1267-1270.