TUGAS MATA KULIAH GEOLOGI LINGKUNGAN

KONTAMINASI AIR PERMUKAAN DARI AKTIVITAS

PENAMBANGAN TIMBAL DI MISSOURI TENGGARA

Disusun Oleh :

AL HUSSEIN FLOWERS RIZQI

15/389319/PTK/10439

PROGRAM PASCASARJANA TEKNIK GEOLOGIJURUSAN TEKNIK GEOLOGI

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2015

Pendahuluan

Pada tahun 1955, endapan baru dari tembaga, timbal, perak, dan seng ditemukan di Missouri Tenggara. Daerah ini dikenal sebagai Sabuk Timbal baru dan menjadi salah satu daerah penghasil timbal terbesar di dunia dan berlanjut dengan menjadi penghasil utama timbal dengan produksi sekunder seperti seng dan tembaga dan perak dalam jumlah kecil (Brumbaugh dkk, 2007). Dengan maksud mengevaluasi dampak penambangan di daerah yang berpopulasi sedikit, hutan lebat dan berbukit, sejumlah contoh air permukaan dan biota air diperiksa. Contoh dikumpulkan dari aliran yang bebas dari aktivitas penambangan sebagai contoh kontrol dan dari aliran yang sudah terkontaminasi.

Perubahan kualitas dan makhluk hidup dan keberlangsungan air pada aliran-aliran tersebut sejak 1955 sangat berhubungan dengan pembuangan limbah penambangan seperti dari aliran air dari pemompaan penambangan, air dari hancuran batuan, reagen kimia, dan limbah minyak dan bahan bakar. Limbah-limbah ini diendapkan pada kolam-kolam penampungan dan serapan yang baru dibuang ke aliran sungai. Akumulasi dampak limbah terbesar terjadi pada cekungan pengendapan.

Sebagian besar mineral berat dalam aliran sungai berupa partikel sangat halus; beberapa bagian terlarut, tetapi sebagian besarnya lagi terangkut secara suspensi di dalam sedimen di mana air tanah dipompa dalam jumlah besar dan dialirkan ke sungai, terjadi peningkatan kehidupan dari alga. Hal ini mungkin dipicu oleh banyaknya nutrien dalam airtanah. Alga yang banyak menjadi penyaring dan penghilang berbagai jenis partikel halus yang keluar dari cekungan pengendapan.

Pada kasus ini, akan diselidiki mengenai kontaminasi mineral logam pada air dan biota air di Sungai West Fork Black dan anak sungainya Srother Creek, Neal Creek, dan Fork Creek.

Pertanyaan (15 bagian C)

1. Periksa gambar 15.7 dan Tabel 15.3. contoh nomer lokasi 6,9,10, dan 14 adalah daerah yang tidak terkontaminasi. Apa latarbelakang konsentrasi dari elemen / unsur berikut dalam air permukaan ?a. Timbalb. Sengc. Tembaga d. Mangan

Jawab :

a. Timbal : ≤ 0,12b. Seng : 0,10c. Tembaga : ≤ 0,10d. Mangan : ≤ 0,25

Berdasarkan data tabel pada Tabel 15.3

No. Site Timbal Seng Tembaga Mangan

6 0,11 0,10 0,10 0,11

9 0,11 0,10 0,10 0,13

10 0,11 0,10 0,10 0,13

14 0,12 0,10 0,10 0,25

Jadi dapat disimpulkan untuk kadar timbal ≤ 0,12, kadar tembaga ≤ 0,10 dan kadar

mangan ≤ 0,25, kadar seng = 0,10

2. Dalam gambar 15.7 tandai dengan warna merah (atau gunakan sebuah pola seperti titik yang kamu gambarkan pada penjelasanmu) sungai mencapai atau melewati konsentrasi dasar dari konsentrasi timbal. Anggaplah hampir semua sumber timbal menjadi pemandu dalam penandaan aliran sungai

Jawab :

3. Dalam gambar 15.7 tandai dengan warna hijau (atau gunakan dengan pola ----) sungai yang melewati batas seng lebih dari 0.011 ppm.Jawab :

4. Apa hubungan dari kemunculan keberadaan lokasi pengendapan sedimen dengan kualitas air pada sungai ?Jawab :

Tambang logam berat yang menambang dari bawah permukaan bumi, terkadang

menembus air tanah. Air yang berlebih tidak berguna untuk aktifitas penambangan ini

dibuang ke kolam yang dekat dengan area tambang. Dalam air yang berlebih tersebut

tercampur dengan unsur – unsur logam dan material – material buangan tambang. Kolam

dibuat dibadan sungai dan dibendung dari aliran sungai. Jika terjadi influks air yang

berlebih, kolam dapat meluap dan masuk ke aliran sungai dan dapat menyebabkan sungai

tercemar.

5. Pada data dasar, dapatkah kamu perkirakan konsentrasi yang terkandung dalam pencemaran pada Creek A? Jelaskan !Jawab :

Karena kurangnya data pada sekitar Creek A dan jika dilihat berdasarkan nomor 2 dan

nomor 3, daerah Creek A tidak temasuk memiliki kadar Pb dan Zn yang tinggi, maka

disimpulkan Creek A tidak terkontaminasi.

6. Periksa kandungan Mn pada organisme air di Srother Creek seperti yang tersaji pada tabel 15.4a. Apa hubungan utama dari bukti-bukti yang ada ?

Jawab :

Hubungannya semakin jauh dari kolam (ponds), maka kadar logam berat semakin

rendah. Begitu juga sebaliknya semakin dekat dengan kolam, semakin tinggi juga

kadar logam yang mencemari daerah itu.

b. Mirip tetapi sedikit perolehan dari keberadaan Pb,Zn, dan Cu; bagaimanapun Pb untuk kecebong menunjukkan arah tren yang berlawanan. Apa yang menyebabkan perbedaan arah tren ?

Jawab :

Berudu memiliki permukaan kulit yang belum keras dan menyebabkan premeabilitas

kulitnya berbeda dengan katak, hal ini menyebabkan berudu dapat mengakumulasikan

logam berat pada kulitnya.

7. Periksa gambar 15.8a. Apa yang menjadi konsentrasi dasar untuk timbal pada vegetasi air pada cekungan

Bee Fork ? Jawab : 8 ppm

b. Berapa kali konsentrasi timbal pada tambang lebih besar dari 6.5 mil mengalir ke hulu pertambangan ?Jawab : 74109/64 =1157,95 kali lebih besar

c. Berapa kali konsentrasi timbal yang nilainya lebih besar dari 6.5 yang mengalir pada level dasar yang kelihatan ?

Jawab : 64/8 = 8 kali lebih besar

8. Muatan kandungan bahan polutan (pencemar) pada sungai dapat dihitung jika pada buangan sungai dan konsentrasi pada pencemar secara spesifik dapat diketahui

Muatan (ton/hari) = Q x C x 0.0027Dimana :Q = aliran sungai (cfs)C = konsentrasi dari pencemar (mg/L)0.0027 = konstanta konversi detik dan mg / L ke hari dan ton

Menggunakan data yang tersedia dan rumus di atas, hitung berapa pon per day dari timbal, mangan yang dapat ditransport pada Site 7 (gambar 15.7 menunjukkan appendix A untuk mengkonversi ton ke pon)

Jawab :

Diketahui :

Q = 382.6

CPb = 0.14

CMn = 0.21

1 ton = 224.63 pon

Ditanyakan : kandungan Pb ?

Kandungan Mn ?

Kandungan Pb = Q x C x 0,0027

= 382,6 cfs x 0,14 ppm x 0,0027 = 0,1446228 ton / hari

Konversi ton ke pon = 0,1446228 ton / hari x 2.204,62 = 318,838 pon / hari

Kandungan Mn = Q x C x 0,0027

= 382,6 cfs x 0,21 ppm x 0,0027 = 0,2169342 ton / hari

Konversi ton ke pon = 0,2169342 ton / hari x 2.204,62 = 478, 254 pon / hari

Jadi Kandungan Timbal adalah 318,838 pon / hari dan kandungan Mangan adalah 478, 254 pon / hari.

9. Teknik apa yang harus dipakai untuk mereduksi pencemaran pada sungai-sungai yang ada pada sabuk Timbal baru ?

Jawab :

a. Penetralan menggunakan bahan kimia berikut :1. Limestone (Calcium Carbonat)

Limestone atau biasa dikenal dengan batu gamping telah digunakan selama berpuluh-puluh tahun untuk menaikkan pH dan mengendapkan logam di dalam air asam. Penggunaan limestone merupakan penanganan yang termurah, teraman dan termudah dari semua bahan-bahan kimia. Kekurangan dari limestone ini ialah mempunyai keterbatasan karena kelarutan yang rendah dan limestone terlapisi.· 2. Hydrate Lime (Calcium Hydroxide)

Hydrated lime adalah suatu bahan kimia yang sangat umum digunakan untuk menetralkan air asam. Hydrated lime sangat efektif dari segi biaya dalam yang sangat besar dan keadaan acidity yang tinggi. Bubuk hydrated lime adalah hydrophobic, begitu lama pencampuran diperlukan untuk membuat hydrated lime dapat larut dalam air. Hydrated lime mempunyai batasan keefektifan dalam beberapa tempat dimana suatu pH yang sangat tinggi diperlukan untuk mengubah logam seperti mangan.

3. Caustic Soda (Sodium Hydroxide)Caustic Soda merupakan bahan kimia yang biasa digunakan dansering dicoba lebih jauh (tidak mempunyai sifat kelistrikan), kondisi aliran yang rendah. Caustic menaikkan pH air dengan sangat cepat, sangat mudah larut dan digunakan dimana kandungan mangan merupakan suatu masalah. Penggunaannya sangat sederhana, yaitu dengan cara meneteskan cairan caustic ke dalam air asam, karena kelarutannya akan menyebar di dalam air. Kekurangan utama dari penggunaan cairan caustic untuk penanganan air asam ialah biaya yang tinggi dan bahaya dalam penanganannya. Penggunaan caustic padat lebih murah dan lebih mudah dari pada caustic

4. Soda Ash Briquettes (Sodium Carbonate)

Sodium Carbonate biasanya digunakan dalam debit kecil dengan kandungan besi yang rendah. Pemilihan soda ash untuk penanganan air asam biasanya berdasar pemakaian sebuah kotak atau tong dengan air masuk dan buangan.

5. Anhydrous Ammoni

Anhydrous Ammonia digunakan dalam beberapa cara untuk menetralkan acidity dan untuk mengendapkan logam-logam di dalam air asam. Ammonia diinjeksikan ke dalam kolam atau kedalam inlet seperti uap air, kelarutan tinggi, rekasi sangat cepat dan dapat menaikkan pH. Ammonia memerlukan asam (H+) dan juga membentuk ion hydroxyl (OH-) yang dapat bereaksi dengan logam-logam membentuk endapan. Injeksi ammonia sebaiknya dekat dengan dasar kolam atau air

inlet, karena ammonia lebih ringan dari pada air dan naik kepermukaan. Ammonia efektif untuk membersihkan mangan yang terjadi pada pH 9,5.

b. Penggunaan Tawas sebagai KoagulanTawas merupakan bahan koagulan yang paling banyak digunakan karena

bahan ini paling ekonomis, mudah diperoleh di pasaran serta mudah penyimpanannya. Jumlah pemakaian tawas tergantung kepada turbidity (kekeruhan) air. Semakin tinggi turbidity air maka semakin besar jumlah tawas yang dibutuhkan. Makin banyak dosis tawas yang ditambahkan maka pH akan semakin turun, karena dihasilkan asam sulfat sehingga perlu dicari dosis tawas yang efektif antara pH 5,8 -7,4. Apabila alkalinitas alami dari air tidak seimbang dengan dosis tawas perlu ditambahkan alkalinitas.

c. Water ManagementProses penambangan batubara pada umumnya menggunakan metode

penambangan terbuka (open pit) dimana lapisan penutup akan digali kemudian dipindahkan ke lokasi penimbunan menggunakan dump truck. Material tersebut akan di timbun di daerah waste dump yang sudah ditentukan baik di lokasi outside dump maupun lokasi backfilling. Penambangan dengan metode tambang terbuka ini akan memberikan dampak terhadap perubahan topografi di lokasi penambangan akibat adanya proses penggalian dan penimbunan.

Hal ini tentu akan mempengaruhi kondisi hidrologi melalui perubahan catchment area. Pola aliran air permukaan akan mengalami perubahan yang akan mempengaruhi debit aliran pada sungai di catchment tersebut. Selain itu, terdapatnya material sulfida pada daerah timbunan akan berpotensi terhadap pembentukan air asam tambang yang akan berdampak pada kualitas aliran sungai.

Oleh karena itu, water management menjadi bagian yang penting dalam upaya pencegahan terhadap pembentukan air asam tambang. Prinsip dari water management ini adalah bagaimana mengendalikan air dengan memisahkan air yang tercemar (air asam tambang) terhadap air yang masih berkualitas baik. Selain dari mengurangi beban pengolahan dari aliran air yang tercemar,upaya ini dapat mengisolasi daerah yang terganggu dengan daerah yang tidak terganggu.

Perhatikan Gambar 1. Setidaknya ada 3 lokasi di area pertambangan yang memiliki potensi terhadap pencemaran air permukaan yakni daerah penambangan aktif, daerah disposal/penimbunan material penutup, dan instalasi pengolahan/pencucian batubara.Daerah penambangan aktif merupakan salah satu sumber pembentukan air asam tambang yang tidak dapat dihindari. Sehingga metode penanganan pada daerah aktif ini adalah melakukan pengolahan terhadap air asam tambang yang terbentuk (active treatment). Material sulfida yang berasal dari dinding pit penambangan akan kontak dengan air pada saat hujan terjadi , mengali menuju sump pit untuk kemudian dipompa menuju ke sistem pengolahan.

d. Bioremoval dan bioreabsorpsiBioremoval dapat diartikan sebagai terkonsentrasi dan terakumulasinya

bahan penyebab polusi atau polutan dalam suatu perairan oleh material biologi, yang mana material biologi tersebut dapat me-recovery polutan sehingga dapat dibuang dan ramah terhadap lingkungan. Prinsip dari metode bioremoval ini yaitu penggunaan mikroorganisme untuk mengabsorpsi logam berat. Bioabsorpsi

merupakan bagian dari bioremoval. Bioabsorpsi merupakan kemampuan material biologi untuk mengakumulasikan logam berat melalui media metabolisme atau jalur psiko-kimia. Proses bioabsorpsi ini dapat terjadi karena adanya material biologi yang disebut biosorben dan adanya larutan yang mengandung logam berat (dengan afinitas yang tinggi) sehingga mudah terikat pada biosorben. Beberapa jenis mikroorganisme yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan bioabsorpsi terutama adalah dari golongan alga yakni alga dari divisi Phaeophyta, Rhodophyta dan Chlorophyta.

10. Gunakan informasi berikut dari penelitian USGS yang mulai dari tahun 2000 yang secara singkat pada beberapa pendapat pada setiap poin, kunci dari kesimpulan yang dapat kamu buat dari penelitian di Sabuk Timbal baru

Memperhatikan tentang potensi penurunan kualitas air dan biota air pada sungai yang berdekatan dengan penelitian multidisiplin di daerah pada tahun 2000. Hasilnya adalah analisis air permukaan dan sedimen pada contoh-contoh yang terkumpul antara tahun 2000 dan 2005 telah dipublikasikan oleh USGS (Braumbaugh dkk, 2007). Publikasi tersebut merupakan sumber dari informasi lingkungan berikut

Konsentrasi terbesar pada sedimen yang terkumpul pada tahun 2002 berasal dari aliran sungai pada pertambangan Srother Creek dan West Fork, dengan pengkayaan timbal pada sedimen dari Bee Fork. Dibandingkan dengan lokasi yangada, aliran hilir pada daerah tersebut terjadi pengkayaan “ dengan faktor sebesar 75 Cadmium, 62 untuk cobalt, 171 untuk nikel, 95 untuk timbal, dan 150 untuk seng”

Dampak penambangan terekam pada jarak 75 kilometer dari aliran sungai di Danau Clearwater dimana konsentrasi logam berkisar antara 1.5-2.1 lebih besar dari sedimen yang berada pada daerah yang bukan penambangan. Contoh sedimen dikumpulkan pada 2004 pada West Fork menunjukkan “penurunan dramatis” konsentrasi logam yang telah berada pada jarak terdekat satu mil pada West Fork.

Konsentrasi logam pada air permukaan secara umum berada pada jalur sedimen tersebut. Contoh air dari Juli 2005 di Srother Creek menunjukkan “penambahan muatan logam” untuk beberapa hari pada lokasi dimana pertambahan buangan sungai yang sedang.

Jawab :

a. Apakah penurunan kualitas air dan biota air dimulai tahun 2000?

Missouri tenggara memproduksi timah dari awal 1700, lalu pada tahun 1972 (Old Lead

Belt) dengan kuantitas logam yang besar tererosi hingga ke aliran sungai yang

mengkontaminasi kualitas air dan biota air.

b. Berdasarkan data USGS apakah semakin ke hilir semakin terjadi pengkayaan logam

berat?

Salah satu buktinya pada Strother Creek (sampel SCI 1, SCI 2 dan SCI 3) yang

semakin jauh unsur logam beratnya semakin menurun, maka harusnya semakin kearah

hilir logam berat semakin sedikit.

c. Mengapa di tahun 2004 pada daerah West Fork menampakkan penurunan konsentrasi

logam berat?

Karena ada penghentian kegiatan tambang pada tahun 2000 di daerah West Fork, lalu

pada tahun 2002 ada curah hujan yang mentransportasikan logam berat menjauh, dan

akhirnya pada tahun 2004 ada organic matter yang membantu pengkontrolan.

d. Pada Juli 2005, daerah Sorther Creek menampakkan kenaikan kadar logam, daerah

yang menyebabkan kenaikan kadar logam pada daerah sungai?

Karena ada curah hujan yang sangat tinggi pada daerah tambang yang mempengaruhi

kolam, kolam meluap dan membuat daerah Sorther Creek mengalami pengkayaan

logam berat.

11. Menggunakan sumber online (atau publikasi terkini) dari penelitian USGS pada Sabuk Timbal baru yang dimulai dari tahun 2000, siapkan 2 atau 3 pertanyaan lab yang berdasarkan laporan tersebut cocok untuk digunakan untuk mahasiswa. Termasuk referensi lengkap, diagram atau tabel, dan pertanyaan. Kamu akan fokus pada data geologi dan biologi atau gunakan keduanya.

Jawab :