KULIAH HIDROGEOLOGI(MGT-321)

Ir. Abdurrachman Asseggaf, MT

BAB I.PendahuluanBAB II.Analisis Geometri Akifer BAB III.Dasar Aliran AirtanahBAB IV.Sifat Fisik Hidrolika Batuan; Latihan KorelasiBab V.Aliran Airtanah Pada SumurBab VI.Hidrolika Airtanah Bab VII.Uji Pemompaan Airtanah + Soal LatihanBab VIII.Eksplorasi Airtanah; Latihan Peta MAT Bab IX.Pemantauan Airtanah & Resapan Buatan UTS (Bab I Bab VII) Latihan Uji Pompa Bab X.Kimia AirtanahBab XI.Evolusi Ion-ion Utama : Soal Hidro Kimia Bab XII.Intrusi Airlaut Bab XIII.Pencemaran Airtanah Bab IX.Pemantauan Airtanah & Resapan Buatan Diskusi Kasus Airtanah Ujian Kimia Airtanah Pencemaran Airtanah UAS NAS = 10% Absensi + 15% Kuiz + 15% Laporan/Tugas + 25% UTS + 35% UASAbsensi 70% dari kehadiran kuliah.

BAB XIIIPENCEMARAN AIRTANAH

13.1.PENDAHULUANJika aktifitas manusia menyebabkan perubahan kualitas air alami yang tidak cocok untuk penggunaannya, maka air dikatakan tercemar (polusi/komtaminasi).

13.1.1. Dasar-dasar Pengukuran Kualitas Air Jumlah Padatan Terlarut (TDS).Dapat berasal dari unsur-unsur utama dan tambahan unsur sedikit termasuk pula unsur-unsur langka/jarang.Kandungan Ion-ion Utama (Kation/Anion).Na+, K+, Ca+2, Mg2+ dan SO42- , CO32- , Cl, HCO3.Kandungan Ion-ion Sedikit dan Langka/Jarang.Fe, Mn, F, Sr, serta As, Pb, Cd, Cr da Hg.Table 14.1. Klasikifasi Air Didasarkan TDS-nya

KLASSTDS (mgr/lt)DHL (mhos/cm)Fresh0 1.00030 2.000Brackish1.000 10.0003.000 10.000Saline10.000 100.00045.000 55.000Brine> 100.000> 100.000

Kualitas alami airtanah pada dasarnya berbeda-beda dari satu tempat ke tempat lainnya :TDS airsegar umumnya < 1000 mgr/lt.TDS airasin > 100.000 mgr/lt pada akifer tertekan yang dalam (Connate Water).Sumber Pencemar :Airlimbah TPA.Air Perkotaan.Polusi Udara.Air ini kemudian masuk ke dalam Drainace Basin.Air Pertanian.Air Industri.Polusi udara dapat pula menyebabkan peningkatan unsur-unsur terlarut dari curah hujannya.Standard kualitas air merupakan salah satu peraturan yang memberikan batasan tertentu pada air yang akan digunakan untuk suatu keperluan :Manusia/RT.Industri.Pertanian.

13.1.2.Kontaminasi Airtanah Melalui Sumur dan Lubang BorAirtanah dapat mengalami polusi/tercemar (Gambar 13.1) melalui sumur gali ataupun sumur bor dengan salah satu cara, yaitu :Komunikasi antar akifer yang berbeda Head (m.a.t) dapat disebabkan oleh gagalnya :Grouting/Cemented.Casing.

Gambar 13.1 : Pencemaran Airtanah Melalui Kegagalan Pada Sumur Gali ataupun Sumur Bor.

Gagalnya sumur injeksi airasin akibat korosi pada casing.Berpindahnya airasin ke dalam akifer dengan tekanan yang lebih rendah.Sumur bor yang terbuka (minyak/gas) dengan casing korosi, tanpa grouting.Beberapa ketidak-sempurnaan penutupan sumur bor (Grouting/Cemented), dapat menyebabkan mengalirnya airtanah artesis dengan sendiri (Flowing Wells) secara terus-menerus pada akifer airtanah di atas/di bawahnya. Ini mengakibatkan tercemarnya akifer airtanah yang mengandung airsegar/airtanah (Freshwater).Tabel 13. 2. Polutan dan Sumber Pencemar(Miller & Scalf, 1974 dalam Erdelyi, 1988)

NOSUMBER PENCEMARJENIS POLUTANKHLORIDANITRATHKLOGAM BERAT1Septik Tank, Sisa-sisa MakananXX2Eksplorasi & Pengembangan MinyakXX3Timbunan SampahXX4Aliran IrigasiXX5Luah PermukaanXXXX6Pipa & Tangki di bawah tanahXXX7Aktifitas PertambanganX8Aktifitas PertanianXX9Sumur LimbahXXX10Infiltrasi SungaiXX

13.2.POLUSI AIRTANAH Mempelajari polusi airtanah dapat dilakukan dengan melalui berbagai cara, yaitu :1. Pemetaan Hidrogeologi.Memerlukan data-data yang tepat :Sifat fisik, lokasi dan meluasnya bahan-bahan yang lolos air/kedap air, yang terdapat di dalam ataupun di luar sistem aliran.Kedalaman dan konfigurasi muka airtanah ataupun permukaan potensiometrik akifer tertekan.Batas-batas sistem aliran.Komposisi kimia tanah, batuan dan airtanah pada daerah yang diteliti. Pemetaan hidrogeologi rinci harus diikuti pula dengan :Survei Geofisika.Pengeboran.Analisis kimiawi airtanah dan massa tanah/batuannya.Pemantauan airtanah.2. Pembuktian adanya polusi airtanah dengan pengambilan contoh airtanah untuk analisis kimiawinya, melalui langkah-langkah :a.Penentuan rencana sampling :Air permukaan/air vadose/airtanah.Kualitas kimiawi awal air, sebagai acuan untuk menentukan tingkat pencemaran airtanah/air permukaan.Air tercemar digunakan untuk apa ?b.Memutuskan titik sampling air yang akan dilakukan :Semua tempat.Lokasi terpilih.Sumur bor pantau/produksi.c.Menentukan unsur-unsur kimiawi yang akan diuji dan batas kuantifikasi (maximum/minimum) peralatan laboratoriumnya.

d.Pengembangan program kontrol kualitas/ketepatan kualitas yang lebih ditekankan pada :Sampling Metoda, Packing dan Pengangkutan.Laboratorium Peralatannya serta akurasi pengukuran/kalibrasi (minimum maximum).Penelitian untuk membuktikan adanya :Masalah airtanah yang terkontaminasi.Pencegahan kontaminasi airtanah di masa mendatang.Metodologi untuk manajemen masalah airtanah yang faktor-faktornya satu sama lain saling berkaitan :Permeabilitas.Gradien hidrolik.Penyerapan.Muka airtanah.Jarak sumber pencemar.

13.3.TRANSPORT MASSA TERLARUTAda 2 proses dasar terangkutnya zat terlarut :a. DifusiSuatu proses melalui terlarutnya molekul dan ion di dalam air yang mengalir dari daerah dengan konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah.b. AdveksiSuatu proses melalui mengalirnya airtanah yang membawa unsur-unsur terlarut.

F = -D . dc/dx13.3.1.DifusiHukum Ficks memberikan difusi suatu zat terlarut melalui air.

Hukum 1 Ficks :F= massa mengalir per L2 per T.D=Koefisien Difusi, kisarannya 1x10-9-2 x10-9 m2/det.C=Konsentrasi larutan (M/L3).dc/dx=Gradien konsentrasi (M/L3/Jarak).

13.3.2. AdveksiKecepatan mengalir airtanah dapat ditentukan dengan menggunakan Hukum Darcy seperti di mana :Vx=Rata-rata Kecepatan LinierK=Konduktivitas Hidrolikne=Porositas Efektif= Gradien HidrolikKontaminan yang mengalami proses adveksi mempunyai kecepatan sama dengan kecepatan linier rata-rata dari airtanah.

D.M = aL . VxDL = aL . Vx + D*13.3.3. Proses Dispersi MekanikDispersi adalah proses pelarutan suatu kontaminan cairan yang mengalir melalui media berpori dan akan tercampur dengan air yang tidak terkontaminan.Percampuran yang terjadi sepanjang alur aliran cairan disebut Dispersi Longitudinal, sedangkan yang terjadi tegak lurus aliran cairan adalah Dispersi Lateral.Ada 3 dasar dispersi longitudinal (Gambar 13.2) akibat skala pori-pori :Cairan mengalir melalui pori-pori, bagian pusat pori-pori akan mempunyai kecepatan tertinggi dari bagian tepi-tepinya.Ada cairan yang mengalir melalui rongga-rongga/pori-pori lebih panjang daripada yang lain.Cairan yang melalui rongga-rongga/pori-pori lebih besar akan mengalir lebih cepat dibandingkan dengan rongga-rongga kecil.Dispersi lateral disebabkan cairan mengandung kontaminan mengalir melalui media berpori, aliran dapat terpisah dan bercabang keluar dari sisi/tepi karena kondisi aliran laniner lebih dominan (Gambar 13.3) Dispersi mekanik :Proses-proses difusi molekul dan dispersi mekanik tidak bisa dipisahkan dalam aliran airtanah dan digantikan dengan koefisien dispersi hidrodinamik :di mana :DL=Koefisien Longitudinal Dispersi HidrodinamikaL=Dispersivitas DinamikVx=Kecepatan Airtanah Linier Rata-rataD*=Difusi Molekuler

Gambar 13.2 : Faktor Penyebab Dispersi Longitudinal Oleh Sekala RonggaGambar 13.3 : A. Perkembangan Bentuk Kontaminan Dari Suatu Sumber Pencemar Yang Menerus.B. Perjalanan Potongan Kontaminan Dari Satu Kali Pencemaran, Densitas Potongan Menunjukkan Konsentrasi Larutan.

Akibat dispersi hidrodinamik, konsentrasi larutan akan berkurang dengan jarak dari sumber dan akan menyebar dalam arah aliran airtanah melampui/melebihi arah yang tegak lurus aliran. Ini yang menyebabkan DISPERSIVITAS LONGITUDINAL lebih besar daripada DISPERSIVITAS LATERAL (Gambar 13.4).Gambar 13.4:Tumpukan Sampah Perkotaan Yang Menyebabkan Airtanah Di Bawahnya Tercemar, Curah Hujan Dapat Meningkatkan Pencemaran ke dalam Zona Jenuh. Bentuk Pencemaran Akan Menyebar Melebar ke Arah Aliran Airtanahnya.