Draft Proposal Penelitian
advertisement
1 I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pencemaran air telah menjadi permasalahan krusial di banyak negara dan mendapat perhatian peneliti di seluruh dunia (Huang & Morimoto 2002). Kelangkaan dan kesulitan mendapatkan air bersih dan layak pakai menjadi permasalahan yang mulai muncul di banyak tempat dan semakin menggejala dari tahun ke tahun, tak terkecuali di Indonesia. Wilayah Indonesia memiliki 6% dari persediaan air dunia atau sekitar 21% persediaan air Asia Pasifik (KLH 2005a), namun kecenderungan konsumsi air naik secara eksponensial sementara ketersediaan air bersih terus berkurang dengan cepat akibat kerusakan alam dan pencemaran yang diperkirakan sebesar 15–35% per kapita per tahun (KLH 2009). Kondisi ini diperparah dengan terbatasnya kemampuan mengakses dan memprediksi ketersediaan air, kualitas air, serta penggunaan dan keseimbangan air (Simonovic 2002). Kali Surabaya yang merupakan hilir dari Sungai Brantas termasuk dalam sungai strategis Nasional. Pencemaran Kali Surabaya menjadi salah satu contoh kasus permasalahan pencemaran air yang mendapat perhatian banyak pihak dan menjadi isu nasional. Air Kali Surabaya mempunyai multifungsi yang sangat vital dalam menunjang pembangunan daerah yaitu sebagai sumber baku air minum, industri, pertanian dan sarana rekreasi air serta berperan dalam mendukung kehidupan biota perairan, sementara kualitasnya cenderung mengalami penurunan. Kualitas air sungai sangat bergantung pada jenis kegiatan yang dilakukan manusia di sekitar daerah aliran sungai. Berkembangnya kegiatan penduduk di sekitar Kali Surabaya yang memanfaatkan bantaran sungai untuk pemukiman, kegiatan industri rumah tangga, dan industrialisasi merupakan sumber pencemaran Kali Surabaya, baik yang melepaskan zat pencemar melalui titik pembuangan (point sources) maupun sumber pencemar yang dengan letak sumber tidak jelas (nonpoint sources) mencemari sungai pada lokasi yang tersebar. Jenis limbah yang dihasilkan berpotensi tidak hanya menyebabkan peningkatan nilai TSS (total suspended solid), BOD (biological oxygen demand), dan COD (chemical oxygen demand), namun yang lebih berbahaya adalah akumulasi logam berat. United State Environmental Protection Agency (USEPA) mendata ada 13 elemen logam berat yang merupakan elemen utama pencemar yang berbahaya, namun logam 2 berat merkuri bersama timbal dan kadmium dikenal sebagai the big three heavy metal yang memiliki tingkat bahaya tertinggi pada kesehatan manusia dikarenakan tingkat keracunannya yang sangat tinggi walaupun pada konsentrasi rendah (Rezazee et al. 2005). Beberapa studi tentang pencemaran Kali Surabaya telah dilaporkan. Hasil riset yang dilakukan oleh Ecoton dan National Institute Minamata Disease (2002), menunjukkan badan air, lumpur, kerang, ikan dan ekosistem di dalam Kali Surabaya telah terkontaminasi merkuri (Hg), timbal (Pb), kadmium (Cd), tembaga (Cu) dan besi (Fe) dengan kadar yang telah melebihi ambang batas, bahkan kadar Hg dalam air telah mencapai 100 kali lipat dari baku mutu. Hasil penelitian ini juga menyatakan bahwa pada rambut orang yang tinggal dan mengkonsumsi ikan dari Kali Surabaya, positif terkontaminasi merkuri rata-rata 0.6 mg/l (Arisandi 2002). Hasil serupa dilaporkan Ismanto et al. (2006), bahwa konsentrasi merkuri di Sungai Brantas pada tahun 1991-2005 mencapai 0.49 mg/l. Hasil studi Purwatiningsih (2005) yang dilakukan di sepanjang Kali Surabaya pada 8 lokasi sampling menunjukkan bahwa tingkat BOD dan DO (dissolved oxygen) di daerah studi tidak memenuhi baku mutu, kualitas struktur sungai 62.5% termasuk kategori sedang dan 37.5% termasuk kategori buruk. Sementara hasil riset Koemantoro (2007) menunjukkan bahwa beban pencemar BOD di titik lokasi intake PDAM Karang Pilang Surabaya mencapai 10.45 mg/l, kondisi ini jauh melebihi batas standar peruntukan badan air kelas 1 yaitu 2 mg/l. Kondisi ini jika tidak segera diambil tindakan pengendalian akan menimbulkan dampak ekologis, ekonomis dan sosial budaya, seperti kerusakan keseimbangan ekologi di aliran sungai, bertambahnya biaya pengolahan air oleh Perusahaan Air Minum, menurunnya nilai estetika, dan risiko kesehatan penduduk. Kandungan logam berat terutama Hg, Cd, dan Pb dalam air Kali Surabaya dikhawatirkan akan mengkontaminasi air PDAM yang dikonsumsi oleh 95% warga Surabaya, mengingat proses pengolahan air PDAM dengan menggunakan tawas biasanya tidak mampu menghilangkan logam berat yang terlarut dalam air. Karenanya, analisis proyeksi risiko kesehatan penduduk akibat paparan logam berat penting dilakukan untuk mengetahui status kesehatan masyarakat dan manajemen risiko. Menurut Razif dan Yuniarto (2004), sumber pencemaran sungai di Surabaya didominasi oleh beberapa faktor pencemar, yaitu: industri pangan, industri kimia, 3 industri logam, industri kertas, dan penduduk. Hal serupa dikemukakan Novita dan Indarto (2006) yang menyatakan bahwa persentase terbesar sumber pencemar Kali Surabaya berasal dari limbah cair industri, dalam hal ini dari 70 buah industri yang berlokasi di daerah aliran Kali Surabaya sekitar 40 buah di antaranya dianggap potensial sebagai sumber pencemar, baik pencemar organik maupun anorganik. Industri pangan, penyamakan kulit, industri kertas, pemotongan hewan dan industri tekstil merupakan sumber pencemar organik, sedangkan sumber pencemar anorganik di Kali Surabaya adalah industri pelapisan logam, industri kimia, dan industri keramik (Novita 2000). Menurut Arisandi (2004) dan Rezazee et al. (2005), pencemaran logam berat seperti merkuri, timbal, kadmium, dan kromium berasal dari industri (elektroplating, detergen, cat, keramik, kertas) dan aktivitas pertanian dan dikategorikan sebagai limbah anorganik. Meningkatnya beban pencemaran juga disebabkan oleh kebiasaan masyarakat membuang limbah domestik, baik limbah cair maupun limbah padatnya langsung ke perairan. Dampak negatif yang ditimbulkan di antaranya: (a) memicu tingginya suhu badan air, sehingga menggurangi oksigen terlarut dalam air yang dibutuhkan makluk hidup air, (b) meningkatkan proses sedimentasi di dasar sungai karena tingginya run-off air hujan yang membawa partikel sedimen, dan (c) meningkatkan beban limbah organik bagi badan air (Arisandi 2004). Adanya masukan bahan pencemar sampai pada batas tertentu tidak menurunkan kualitas air sungai, namun apabila beban masukan bahan pencemar tersebut melebihi kemampuan sungai untuk membersihkan diri sendiri (self purification), akan menimbulkan permasalahan yang serius yaitu pencemaran perairan. Berdasarkan hasil pemantauan Kali Surabaya oleh Ecoton (1998) yang dilakukan pada musim hujan dan musim kemarau diketahui bahwa, sumber pencemaran terbesar adalah Kali Tengah yang merupakan tempat pembuangan limbah lebih dari 40 industri yang beroperasi di sepanjang bantaran Kali Tengah, yang memicu turunnya kualitas air Kali Surabaya. Pada musim kemarau, di mana debit air terbatas, bendungan di hulu hanya mampu menyediakan debit rata-rata 20 m3/detik selama 3 bulan pertahun (Novita & Indarto 2006), bahkan debit terendah dapat mencapai 4 m3/detik selama 1 bulan. Kondisi ini menyebabkan semakin menurunnya kapasitas purifikasi dan pengenceran Kali Surabaya (Masduqi 2006). 4 Berdasarkan indikator kualitas air, khususnya BOD, COD, dan TSS, Kali Surabaya berada dalam kondisi tercemar. Data hasil Studi Brantas River Pollution control-SUDP tahun 1998 menunjukkan bahwa, beban limbah industri dan domestik Kali Surabaya terus mengalami peningkatan setiap tahun. Pada tahun 1989 beban BOD dari limbah domestik dan industri masing-masing 38.4 dan 81.6 ton/hari, pada tahun 1998 meningkat menjadi 125 dan 205 ton/hari. Kualitas limbahnya pun jauh di atas baku mutu. Kandungan BOD, COD, dan TSS limbah yang terbuang di Kali Surabaya masing-masing mencapai 575, 1431, dan 674 mg/l. Padahal baku mutu untuk BOD hanya 50-150 mg/l, COD 100-300 mg/l dan TSS 20-300 mg/l (www.pu.go.id/humas/media). Sementara itu, hasil pemantauan Perum Jasa Tirta I (PJT-I), terhadap kualitas air Kali Surabaya pada tahun 2005 untuk nilai COD mencapai 26.5 mg/l dan BOD 9.6 mg/l dan hasil pantauan periode Oktober-Desember 2007 (posisi Karangpilang), nilai COD 41.5 mg/l dan BOD 15.0 mg/l. Hal ini berarti kualitas Kali Surabaya sudah berada pada kondisi yang mengkawatirkan karena nilai COD dan BOD telah melebihi nilai ambang batas yang telah ditetapkan. Menurut prediksi PJT-1 jika tidak ada upaya pengendalian pada tahun 2020, beban limbah domestik Kali Surabaya akan mencapai 257 m3/detik dan beban limbah industri 308 m3/detik (PJT I 2007). Upaya penurunan beban pencemaran yang masuk ke sungai telah dilaksanakan oleh pemerintah sejak tahun 1979 terutama untuk mengatasi kasuskasus pencemaran yang terjadi secara rutin. Bahkan sejak tahun 1989, telah dicanangkan Program Kali Bersih (PROKASIH) dan Superkasih dengan fokus pada pengendalian pencemaran air dari kegiatan industri dan jasa. Pada tahun 1995 dicanangkan Program PROPER dengan fokus perbaikan sistem internal terhadap baku mutu air limbah dan pada tahun 2007 juga dicanangkan program pengawasan pengendalian pencemaran air untuk hotel melalui penghargaan Berlian (KLH 2008), namun hingga saat ini kualitas air Kali Surabaya belum menunjukkan peningkatan yang berarti bahkan tingkat pencemaran makin tinggi. Hal ini diakibatkan antara lain karena kurangnya koordinasi antar instansi/sektor dan lemahnya penegakan hukum dalam pengelolaan Kali Surabaya (Purwatiningsih 2005). Selain itu, penyebab lain adalah semakin banyaknya kegiatan industri yang terdapat di Kali Surabaya, kurangnya kepedulian masyarakat dalam menjaga kualitas badan air, dan belum tertanganinya pengendalian limbah industri dan domestik secara efektif. Karenanya, diperlukan 5 upaya pengendalian pencemaran air yang komprehensif dan sistematik melalui penggunaan model dinamik berdasarkan kondisi eksisting karakteristik fisik kimia. Sistem di dalam sungai merupakan suatu sistem kompleks yang mempunyai variabel-variabel yang bersifat dinamik dan tidak pasti (Qin et al. 2007; Maharani et al. 2008). Variabel-variabel dalam sistem dinamik mencakup variabel level, variabel rate, dan variabel auxiliary (Zhang et al. 2009). Menurut Qin et al. (2007), laju deoksigensi dan reoksigenasi pada sistem sungai merupakan karakteristik yang dinamik dan tidak pasti karena unsur-unsur di dalamnya mengalami gejala tanspor dan transformasi. Input yang masuk ke dalam sungai pun bervariasi terhadap waktu, baik kualitas maupun kuantitasnya. Model pendekatan klasik tidak mampu memprediksi ketersediaan dan penggunaan sumber daya air yang sangat penting bagi perencanaan dan pengelolaan secara berkelanjutan akibat dinamika spasial variabel utama (Nandalal & Semasinghe 2006). Kompleksnya permasalahan dan banyaknya variabel yang berpengaruh dalam suatu sistem dapat digambarkan secara sederhana dan sistematis melalui sebuah model yang mencerminkan hubungan antara variabel-variabel yang berpengaruh dalam sistem tersebut. Karenanya, perlu dilakukan penelitian tentang pencemaran air yang terjadi di Kali Surabaya menggunakan pendekatan sistem dinamik dengan melibatkan berbagai faktor yang berpengaruh, sehingga diharapkan dapat menghasilkan suatu model pencemaran air dan strategi pengendalian pencemaran secara holistik. 1.2 Tujuan Penelitian Tujuan utama penelitian ini adalah membangun model pengendalian pencemaran air Kali Surabaya dalam rangka pengelolaan dan pemanfaatan Kali Surabaya secara berkelanjutan. Tujuan khusus penelitian ini adalah: 1. Menganalisis kualitas perairan Kali Surabaya berdasarkan parameter kualitas air: suhu, pH, konduktivitas, DO, COD, BOD, TSS, N-NH 3 , NNO 2 , N-NO 3 , P-PO 4 , dan konsentrasi Hg, Pb, dan Cd; 2. Menentukan beban pencemaran dan tingkat pencemaran Kali Surabaya; 3. Mengkaji proyeksi risiko penduduk; dampak pencemaran terhadap kesehatan 6 4. Membangun model sistem pengendalian pencemaran Kali Surabaya yang berkelanjutan; 5. Menyusun skenario pengendalian pencemaran Kali Surabaya yang berkelanjutan. 1.3 Kerangka Pemikiran Kali Surabaya memiliki peran strategis dalam menunjang pembangunan kota Surabaya, karena menopang kebutuhan air minum warga Surabaya dan bahan baku bagi ratusan industri di wilayah Surabaya, Gresik, Sidoarjo, dan Mojokerto. Fungsi strategis ini menjadi alasan pentingnya menjaga air Kali Surabaya dari pencemaran. Pada daerah aliran Kali Surabaya terdapat komponen lingkungan yang saling berkaitan dan dapat menghasilkan kejadian yang tidak dikehendaki. Komponen lingkungan tersebut adalah lingkungan pemukiman, lingkungan industri, lingkungan pariwisata, dan lingkungan sosial ekonomi masyarakat berupa rumah sakit dan sarana sosial lainnya. Permasalahan pencemaran air merupakan hasil interaksi dan pengaruh kolektif berbagai komponen lingkungan berupa suatu sistem pencemaran limbah cair menyangkut sumber, karakteristik, akumulasi, proses penanganan, pembuangan, dan tanspormasi limbah ke aliran sungai. Pertumbuhan penduduk, laju urbanisasi, dan industrialisasi menyebabkan peningkatan kebutuhan dan tekanan terhadap sumberdaya air secara cepat dan memicu terjadinya pencemaran air Kali Surabaya. Menurut Masduqi dan Apriliani (2008), pencemaran berat yang terjadi di Kali Surabaya disebabkan oleh limbah industri dan limbah domestik di daerah padat penduduk. Kali Surabaya sebagai suatu sistem menerima beban pencemaran organik dan anorganik dari berbagai sumber pencemar baik point sources maupun non point sources yang menyebabkan penurunan kualitas air. Dampak negatif pencemaran air akan mengganggu kehidupan ekologis biota air, penurunan nilai ekonomi air sebagai sumber baku air minum, dan risiko kesehatan masyarakat. Perilaku sistem sungai yang rumit, berubah cepat dan mengandung ketidakpastian menyebabkan pengendalian pencemaran air Kali Surabaya tidak mungkin dikaji atau dikendalikan oleh satu atau dua metode spesifik saja, namun membutuhkan pendekatan sistem dan pemodelan. Pendekatan sistem diperlukan dalam rangka 7 pembatasan ruang lingkup dan meminimasi pengaruh serta output yang tidak dikehendaki, agar pengendalian pencemaran berlangsung secara berkelanjutan. Desain sistem berdasarkan pendekatan model dinamik untuk pengendalian pencemaran air sungai diperlukan untuk memahami perilaku dan melakukan simulasi terhadap sistem secara sederhana, sehingga kemungkinan alternatif pengendalian dan strategi pengelolaan menjadi lebih efektif dan terpadu. Model pengendalian pencemaran yang dibangun didasarkan pada beban limbah dan karakteristik pencemaran, terutama karakteristik efluen dan kimia pencemar, serta faktor-faktor yang berpengaruh dalam rangka pencapaian tujuan. Model dinamik menawarkan berbagai cara untuk menggambarkan sistem yang dikembangkan, menganalisis perilaku sistem, dan menghubungkan perilaku yang diamati dengan struktur sistem dengan suatu bentuk desain sistem dan pemodelan (Skartveit et al. 2003). Pemodelan sistem dinamik merupakan kajian rekayasa sistem yang dapat digunakan untuk menganalisis mekanisme, pola dan kecenderungan sistem. Rekayasa sistem ini berdasarkan analisis terhadap struktur dan perilaku sistem sungai yang rumit, berubah cepat, dan mengandung ketidakpastian dengan suatu bentuk desain sistem dan pemodelan (Muhammadi et al. 2001; Skartveit et al. 2003). Pendekatan model sistem dinamik didasari oleh prinsip umpan balik antar komponen yang terlibat dalam sistem yang dikaji. Skema kerangka pemikiran penelitian diilustrasikan pada Gambar 1. 1.4 Perumusan Masalah Permasalahan pencemaran air Kali Surabaya semakin berat, sementara upaya pengendaliannya belum terprogramkan secara baik. Kualitas air Kali Surabaya sebagai sumber air minum PDAM Kota Surabaya semakin menurun akibat masuknya beban pencemar baik organik maupun anorganik yang berasal dari berbagai sumber pencemar terutama limbah industri dan limbah domestik. Industri kertas, industri pangan, industri karet, perusahaan tahu, dan pemotongan hewan yang berada di sepanjang Kali Surabaya merupakan sumber pencemar organik, sedangkan beragam limbah cair yang berasal dari industri kimia, industri cat dan pewarna, industri baterai, industri peralatan listrik, industri korek api, industri produk-produk logam dan pelapisan logam, dan industri keramik menjadi sumber pencemar anorganik termasuk logam-logam berat. Selain itu, penurunan kualitas air Kali Surabaya juga disebabkan oleh limbah 8 domestik yang banyak menghasilkan senyawa organik berupa protein, karbohidrat, lemak, dan asam nukleat. Kondisi ini menjadi suatu permasalahan yang sangat serius karena dapat berdampak pada lingkungan, ekonomi, dan sosial. Kali Surabaya Bantaran Kali Surabaya Pemukiman penduduk Industri Limbah Debit air Beban pencemaran Kebijakan pengelolaan Baku Mutu KBP>KBM Kondisi eksisting: Fisik-kimiaekonomi-sosbud Kali Surabaya tercemar Ekologi Kerusakan ekosistem akuatik Ekonomi Sosial 1. Biaya pengolahan 2. Biaya kesehatan 3. Biaya reduksi beban pencemar Risiko kesehatan Butuh penyelesaian yang komprehensif Rekomendasi Keterangan: KBP = Konsentrasi bahan pencemar KBM = Konsentrasi baku mutu Pemodelan sistem Pengendalian Pencemaran Model Pengendalian Pencemaran Skenario pengendalian pencemaran Strategi pengendalian pencemaran Gambar 1 Kerangka pemikiran penelitian. Banyaknya industri yang membuang limbahnya ke Kali Surabaya dan variasi kualitas limbah industri yang kompleks menyebabkan penanganan limbah industri memerlukan perhatian yang cukup besar. Jarak antara industri yang berdekatan juga menyebabkan kemampuan air untuk melakukan purifikasi 9 menjadi rendah. Limbah industri umumnya berupa bahan sintetik, logam berat, dan limbah B3 yang sulit untuk diurai oleh proses biologi (nondegradable) sehingga berbahaya terhadap kesehatan manusia. Beberapa unsur logam berat seperti merkuri (Hg), kadmium (Cd), dan timbal (Pb) dari limbah cair industri memiliki sifat toksik dan destruktif terhadap organ penting manusia. Limbah domestik umumnya tersusun atas limbah organik, meskipun dapat terurai menjadi zat-zat yang tidak berbahaya dan dapat dihilangkan dari perairan dengan proses biologis alamiah, proses kimia dan fisika, namun dapat mengakibatkan deplesi oksigen terlarut dan mengancam kehidupan biota air. Untuk menjaga atau mencapai kualitas air sehingga dapat dimanfaatkan secara berkelanjutan sesuai tingkat mutu air yang diinginkan, diperlukan upaya pengendalian. Tanpa upaya pengendalian pencemaran akan terus berlangsung dan dampaknya akan semakin luas, baik dampak terhadap kelangsungan fungsi sungai maupun dampak terhadap kesehatan masyarakat. Pentingnya pengendalian kualitas air merupakan implikasi dari tekanan pencemaran terhadap badan sungai yang semakin meningkat, baik limbah domestik maupun limbah industri dan bertambahnya pemanfaatan air sungai serta tuntutan akan kebutuhan kualitas air yang memadai dari tahun ke tahun. Kualitas air sungai ditentukan oleh debit air dan debit limbah yang dibuang ke dalam badan air sungai tersebut. Oleh karena itu, upaya pengendalian dapat dilakukan dengan menetapkan besaran limbah yang boleh dibuang ke badan air sungai itu disesuaikan dengan debit air sungai yang ada. Untuk itu, suatu konsep dan strategi pengendalian pencemaran air perlu dikaji secara komprehensif untuk menunjukkan keterkaitan antara beban pencemaran dengan dampak yang ditimbulkan melalui penggunaan model dinamik. Beberapa pertanyaan penelitian terkait model pengendalian pencemaran air yang akan dibangun adalah: 1. Bagaimana kualitas air Kali Surabaya berdasarkan parameter kualitas air: suhu, pH, konduktivitas, DO, COD, BOD, TSS, N-NH 3 (amonia), N-NO 2 , N-NO 3 , P-PO 4 dan konsentrasi Hg, Pb, dan Cd? 2. Berapa beban dan tingkat pencemaran air Kali Surabaya? 3. Bagaimana risiko dampak pencemaran terhadap kesehatan penduduk? 4. Bagaimana mendesain model sistem pengendalian pencemaran air Kali Surabaya yang berkelanjutan? 10 5. Bagaimana skenario strategi pengendalian pencemaran Kali Surabaya yang berkelanjutan? 1.5 Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan menunjang pembangunan, terutama sebagai: 1. Sumber informasi ilmiah mengenai kualitas air, beban dan tingkat pencemaran serta proyeksi risiko dampak akibat pencemaran terhadap kesehatan masyarakat; 2. Sumber informasi ilmiah bagi masyarakat dan pemerintah untuk lebih memahami status kesehatan masyarakat yang aktual dan potensial bagi keperluan manajemen risiko; 3. Sumber informasi ilmiah dalam merumuskan kebijakan dan strategi pengendalian pencemaran air di Kali Surabaya; 4. Alat bantu pengambilan keputusan bagi pemerintah daerah dalam upaya pengendalian pencemaran air Kali Surabaya terutama dalam penyiapan perencanaan sistem pengawasan pencemaran. 1.6 Kebaruan (Novelty) Penelitian ini berusaha menggambarkan kondisi eksisting Kali Surabaya menggunakan parameter fisik-kimia secara lebih lengkap. Selain itu, penelitianpenelitian yang pernah dilakukan umumnya masih bersifat parsial baik dari kajian sumber pencemar, parameter yang diteliti maupun zona penelitian dan belum mengkaji secara komprehensif mengenai model pengendalian dan strategi pengendalian pencemaran air Kali Surabaya. Kebaruan penelitian ini terletak pada kajian pencemaran air sungai yang komprehensif melibatkan stakeholders dalam sistem pengendalian pencemaran dan penggambaran kondisi eksisting menggunakan parameter fisik-kimia time series lebih lengkap. Kebaruan dari segi metode, penelitian ini mengaplikasikan pendekatan sistem dinamik yang didukung dengan metode lain yang komprehensif. Kebaruan dari segi luaran terletak pada temuan tentang proporsi dan kontribusi sumber pencemar utama terhadap total beban pencemaran BOD, COD, dan TSS, model sistem dinamis pengendalian pencemaran Kali Surabaya yang dihasilkan, dan strategi kebijakan pengendalian yang direkomendasikan.
