A. Pendahuluan

Tipe batuan yang terkupas/lapuk akan sangat dipengaruhi oleh kondisi topografi atau

morfologi dari lokasi penambangan dan juga urut-urutan kegiatan penambangan. Kondisi

topografi dan morfologi menyangkut seberapa dalam tambang bawah tanah yang di buka dan

juga bentuk akhir dari tambang bawah tanah sehingga menentukan batuan apa saja yang

terekspose. Sedangkan urutan kegiatan penambangan menentukan bagaimana urut-urutan

kegiatan penambangan sampai diperoleh keadaan final. Urutan kegiatan penambangan ini akan

menentukan batuan apa saja yang akan terekspose dan juga periode batuan tersebut mengalami

pelapukan. Urut-urutan kegiatan penambangan itu sendiri dipengaruhi oleh kondisi geologi di

lokasi pertambangan, dimana urutan kegiatan penambangan dimulai dari lokasi cadangan yang

mudah diambil dan bernilai ekonomis dimana data ini diperoleh dari hasil eksplorasi geologi.

Berdasarkan kondisi-kondisi yang terjadi, dapat dibuat suatu rekonstruksi menggunakan

PHREEQC Inverse Geochemical Modeling untuk melakukan back analysis mengenai kualitas

air yang terjadi pada kolam bekas tambang.

Dengan Inverse modeling menggunakan program PHREEQC, dapat dilakukan back

analysis mengenai kondisi eksisting kualitas air pada limpasan air tanah di dalam tambang

bawah tanah. Input dari inverse modeling ini antara lain adalah kualitas air yang masuk

kedalam tambang bawah tanah. Selain itu diperlukan juga data batuan yang terkupas/lapuk

yang dinyatakan dalam phase yang akan berfungsi sebagai constraint/pembatas dalam inverse

modeling. Output dari inverse modeling itu sendiri adalah bias dilakukannya back analysis

yang dapat digunakan untuk mempelajari terbentuknya kualitas air (genesa kualitas air).

Kualitas air merupakan sebuah fungsi yang dinyatakan dalam beberapa parameter kualitas yang

ditinjau baik dari aspek fisik, kimia, biologi, radioaktivitas serta proses-proses yang terjadi

antara aspek-aspek tersebut. Inverse modeling dapat merekonstruksi beberapa kemungkinan

reaksi kimia yang terjadi antar air yang masuk dengan tipe batuan yang terkupas/lapuk

sehingga dapat menghasilkan kualitas air eksisting. Dari hasil tersebut, diharapkan dapat

membantu dalam strategi pengelolaan air yang tepat untuk mengatasi degradasi kualitas air

pada kolam bekas tambang yang umumnya dalam kondisi asam dengan volume yang sangat

besar.

Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

Penelitian ini menggunakan aplikasi inverse modeling dalam program PHREEQC.

PHREEQC Version 2 adalah program computer yang ditulis dalam bahasa pemrograman C

yang didesain untuk perhitungan geokimia cairan pada berbagai temperatur rendah. PHREEQC

berdasarkan pada model ikatan antar ion pada fase cair dan mempunyai kemampuan untuk :

A. Perhitungan speciation dan saturation index

B. Perhitungan reaksi batch dan transport 1 dimensi (1D) yang melibatkan reaksi

reversible, termasuk larutan, mineral, gas, solid-solution, kompleksasi permukaan, dan

kesetimbangan ion-exchange; serta reaksi irreversible, termasuk perincian transfer mol

dari reaktan, reaksi yang terkontrol secara kinetic, pencampuran dari larutan, dan

perubahan temperature

C. Inverse modeling, dimana dapat menemukan sekumpulan mineral dan mol transfer gas

yang dapat menjelaskan perbedaan komposisi antara air, dengan batas komposisi

tertentu yang tidak pasti.

Kode yang ada di dalam software PHREEQC memberikan simulasi reaksi kimia dan

proses transport dalam air menggunakan data hasil observasi. Dalam inverse modeling, satu

larutan dalam bentuk cair diasumsikan untuk bercampur dengan larutan yang lain untuk

bereaksi dengan mineral maupun fase gas untuk menghasilkan komposisi yang diperoleh dari

larutan selanjutnya dan semua fraksi pencampuran dan mol transfer dari fase yang ada, dapat

dihitung (Parkhurst&Apello, 1999).

Metode numerik untuk inverse modeling dalam program PHREEQC berdasarkan pada

persamaan kesetimbangan mol, dimana termasuk dalam tiap kation/anion, alkalinitas, electron,

air, dan tiap Isotop. Kemudian, termasuk ketidaksamaan.

B. Maksud Dan Tujuan

Maksud dari pembuatan laporan ini adalah untuk melakukan kajian terhadap air pada

tambang bawah tanah pada masa operasi penambangan.

Adapun tujuan dari pembuatan laporan ini adalah untuk melakukan inverse geochemical

modeling dengan menggunakan program PHREEQC, untuk mengetahui proses pembentukan kualitas

air yang ada saat ini (back analysis).

C. Proses Pembentukan Air Asam BATUAN (AAB)

Secara umum, proses pembentukan AAT atau AAB dibentuk oleh 3 komponen, yaitu sumber,

proses, dan reseptor.

Gambar Error! No text of specified style in document. Model Konsep Umum Proses

Pembentukan AAB

(Gardguide, 2009 dalam Firgiani, 2012)

Ketiga komponen diatas dapat bervariasi jenisnya tergantung pada komoditas, iklim,

tahapan penambangan, dan lain-lain. Sumber merupakan hal-hal yang dapat menyebabkan

Sumber

Tailing

Overburden

Ore

Dinding tambang

Jalur Transportasi

Run off

Infiltrasi

Air Tanah

Air Permukaan

Lingkungan

Penerima

Air Tanah

Air Permukaan

Udara

Tanah

Endapan

terbentuknya AAB seperti aktifitas penambangan dan fasilitas pengolahan yang berkaitan

dengan sulfida. Jalur berkaitan dengan iklim dan musim yang dapat mempengaruhi proses

pembentukan dari sumber AAB dan mekanisme transportasi dari hasil pembentukan AAB.

Sedangkan reseptor merupakan lingkungan yang menerima hasil pembentukan AAB, sebagai

contoh adalah air tanah, air permukaan, atau wetland.

Air Asam Batuan (AAB) akan terbentuk karena adanya tiga komponen utama yaitu

mineral sulfida, oksigen, dan air. Mineral sulfida berperan sebagai sumber sulfur/asam, oksigen

berperan sebagai pengoksidasi, dan air berperan sebagai pencuci hasil oksidasi. Pelapukan

batuan yang mengandung pyrite merupakan suatu rangkaian kompleks dari beberapa reaksi

spontan yang melibatkan gas di atmosfer, air, dan mikroorganisme. Pada kondisi tereduksi,

pyrite merupakan mineral yang stabil. Namun saat kondisi teroksidasi, pyrite menjadi tidak

stabil dan mulai hancur dalam beberapa mekanisme oksidasi. Oksidasi pyrite bisa dilakukan

dengan bantuan mikroorganisme (biotik) dan tanpa batuan mikroorganisme (abiotik).

Pengoksidasi pyrite bisa berupa oksigen (oksidasi langsung) atau oksigen dan besi (oksidasi

tidak langsung).

D. Ilustrasi Model Endapan dan Metode Penambangannya

Berdasarkan data XRD dari country rock dan juga Ore 1, dapat di asumsikan bahwa

endapan ini merupakan endapan skarn, dimana asumsi ini dibangun atas dasar country rock

terdiri atas batuan karbonatan yang teralterasi (retograt alterasi) akibat adanya intrusi fluida

yang membawa mineral-mineral sulfida. Untuk lebih jelasnya dapat di lihat pada gambar

dibawah.

Gambar 3 Ilustrasi Endapan skarn.

Pada kasus ini metode penambangan yang di gunakan diasumsikan adalah metode

penambangan bawah tanah, dimana salah satu faktor yang paling berpengaruh terhadap

degradasi kualitas lingkungan pada TBT adalah air tanah. Proses leaching/pencucian country

rock dan/atau ore oleh air tanah menyebabkan terbentuknya air asam batuan. Proses

pembentukan air asam batuan oleh air tanah yang masuk kedalam tambang bawah tanah dapat

Country Rock

Ore

Intrusi

di prediksi dengan membangun asumsi bahwa air tanah akan meleached country rock dan Ore ,

untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Namun demikian perlu diketahui bahwasannya, pembentukan air asam batuan pada

tambang bawah tanah sangat ditentukan oleh jenis mineral penyusun batuan yang tercuci,

apakah terdiri atas mineral-mineral sulfat yaitu pembawa sifat keasaman ataukah mineral-

mineral karbonat yaitu pembawa sifat basa.

Country Rock (CR) Terleached

Oleh Air Tanah (AT)

Ore (O) Terleached Oleh Air

Tanah (AT)

Air Tanah dengan

kualitas X

Air Tanah dengan

kualitas Y

Kualitas Akhir dari air tanah

(Z)

Gambar 4 Diagram Alir Proses Pencucian/Leaching

Batuan Oleh Air Tanah

Gambar 5 Model Penampang Penambangan Bawah Tanah

Masalah pembentukan air asam tambang dan/atau air asam batuan pada tambang bawah

tanah agak sedikit berbeda dengan metode tambang terbuka, hal ini diakibatkan oleh

banyaknya faktor yang berpengaruh pada tambang terbuka, diantaranya ;

1) limpasan air tambang /run off baik yang berasal dari curah hujan,sungai atau danau.

2) suhu,

3) air tanah,

4) udara bebas/oksigen,

5) catchmen area,

6) jenis batuan.

7) Infiltrasi

8) Evaporasi dll.

Gambar 6 sumber air pada tambang terbuka

Gambar 7. Faktor Yang Mempengaruhi Proses Pembentukan Air Asam

Tambang/Air Asam Batuan Pada Tambang Terbuka

E. Simulasi PHREEQC Geochemical Modeling

Untuk melakukan pemodelan geokimia sampel batuan bijih (ore) dan batuan penutup

(country rock) daerah cebakan bijih Pb-Zn dalam penelitian ini digunakan suatu program

komputer, yaitu geochemical modeling PHREEQC. PHREEQC adalah program komputer yang

ditulis dalam bahasa pemprograman C yang didesain untuk berbagai perhitungan geokimia

cairan pada temperatur rendah. PHREEQC mampu melakukan simulasi untuk berbagai reaksi

kesetimbangan antara air, mineral, ion exchanger, reaksi kompleks permukaan, larutan padatan

dan gas. PHREEQC juga mampu melakukan perhitungan spesiasi dan saturation index,

melakukan forward dan inverse modeling, perhitungan reaksi batch dan transport 1D. Program

ini juga memiliki formula kinetik umum yang memungkinkan pemodelan dissolusi dan

pengendapan nonequilibrium mineral, reaksi mikrobial, dekomposisi senyawa organik dan

reaksi kinetik lainnya. Terdapat beberapa keywords dalam pemodelan PHREEQC yang akan

digunakan dalam penelitian ini, antara lain:

1. SOLUTION

Solution (larutan) menunjukkan larutan yang akan dipakai dalam PHREEQC. Dengan

input ini kita dapat menentukan komposisi dan karakteristik (fisika dan kimiawi) larutan

yang akan dipakai. Adapun keyword Solution Spread berguna untuk mempermudah

menyatakan beberapa larutan sekaligus dengan karakteristiknya masing-masing.

2. DATABASE

Dalam proses pemodelannya diperlukan database yang berisi semua data

termodinamika yang digunakan untuk melakukan perhitungan kejenuhan (saturation)

dan parameter untuk mengestimasi koefisien aktifitas. Data-data tersebut antara lain

solution species, nilai log K, koefisien untuk menghitung koefisien aktifitas

menggunakan formula Debye-Huckel. Database ini penting untuk penentuan spesiasi

larutan dan kesetimbangan mol dalam model geokimia. PHREEQC menyediakan

beberapa jenis database dengan variasi data tersendiri yaitu amm.dat, iso.dat, llnl.dat

(database yang disusun oleh Lawrence Lovermore National Laboratory), minteq.dat,

minteqv4, phreeqc.dat, pitzer.dat, sit.dat dan wateq4f.dat. Database phreeqc.dat

merupakan database default dari PHREEQC, namun user dapat memilih database yang

akan digunakan. Pada penelitian ini, digunakan database llnl.dat karena database

tersebut memiliki data yang lebih lengkap dan cocok bagi simulasi-simulasi geokimia

yang akan dilakukan.

3. MIXING (FORWARD MODELING)

Pada proses pemodelan, input mixing akan menugaskan PHREEQC untuk melakukan

pencampuran antara solution tertentu dengan fraksi percampuran yang ditentukan

sendiri oleh user. Fraksi total pencampuran dapat lebih daripada satu. Hasil dari

simulasi mixing ini adalah berupa satu kualitas air hasil pencampuran dengan

karakteristik dan spesiasi kimiawi tertentu.

4. EQUILIBRIUM PHASE (FORWARD MODELING)

Input ini berfungsi untuk menggambarkan kesetimbangan antara solution dengan fasa

padatan (solid) maupun fasa gas. Pada keyword ini, user menentukan sendiri fase yang

akan ikut beraksi pada simulasi, Saturation Index dan jumlah mol yang bereaksi dari

setiap fase. Pada program PHREEQC, equilibrium phase ditandai dengan lambang

reaksi kesetimbangan. Keyword ini digunakan dalam forward modeling untuk

menghasilkan kualitas air akhir hasil simulasi.

5. INVERSE MODELING

Input ini digunakan untuk melakukan simulasi reaksi kimia dan proses transport yang

terjadi pada solution awal sehingga terbentuklah solution dengan komposisi dan

kualitas tertentu di akhir reaksi (pemodelan terbalik). Data input yang digunakan pada

inverse modeling adalah kualitas air awal (initial water), kualitas air akhir (final water),

fase yang terdiri dari mineral-mineral yang bereaksi termasuk di dalamnya gas-gas yang

ikut bereaksi, besaran ketidakpastian reaksi (uncertainty) dan balances (Gambar 2.13) .

Hasil dari fungsi ini adalah perhitungan fraksi dari setiap larutan dan mol transfer yang

terjadi pada reaksi dari setiap fasa yang ada. PHREEQC berkembang dengan

penambahan persamaan kesetimbangan mol yang lebih lengkap dan penambahan

pembatas ketidakseimbangan yang memungkinkan ketidakpastian (uncertainty) pada

data analisa. Uncertainty menggambarkan kemungkinan kesalahan (error) default

dalam analisis serta variabilitas spasial atau temporal dari konsentrasi tiap elemen,

bilangan valensi elemen maupun alkalinitas dalam larutan maupun dalam komposisi

mineral. Nilai uncertainty diperkirakan oleh user. Untuk mineral, uncertainty

ditunjukkan dengan menampilkan fase-fase mineral (misalnya: anhydrite, calcite,

dolomite, dll) dan juga fase dalam gas (misalnya: CO2). Terdapat dua bentuk nilai

uncertainty yaitu nilai positif (+) dan negatif (-). Nilai positif mengasumsikan bahwa

kesalahan bernilai persentase terhadap mol yang digunakan. Sebagai contoh:

uncertainty = 0,02 berarti bahwa uncertainty adalah 2% dari mol. Sedangkan nilai

negatif mengasumsikan bahwa nilai yang dimasukkan adalah nilai absolut dalam mol

yang digunakan dalam perhitungan kesetimbangan. Nilai uncertainty negatif jarang

digunakan karena ketelitiannya yang sangat rendah dan nilainya yang sangat relatif

terhadap jumlah mol tiap fase yang ada. Input balance menunjukkan elemen-elemen

yang berada dalam kesetimbangan dalam larutan namun tidak berada pada fasa batuan.

Pada input balance ini juga dapat ditentukan nilai uncertainty untuk beberapa fasa yang

tidak sama dengan uncertainty default seluruh larutan.

Gambar 8 Skema inverse geochemical modeling dalam PHREEQC (Novita, 2013)

PHREEQC memiliki kemampuan untuk melakukan simulasi back-analysis yaitu

inverse modeling. Inverse modeling dapat menghitung perubahan kimia yang terjadi selama air

berevolusi sepanjang pola aliran. Dengan asumsi terdapat dua karakteristik larutan yang

merepresentasikan komposisi awal dan akhir sepanjang pola aliran, inverse modeling

digunakan untuk menghitung mol mineral dan gas yang harus masuk atau meninggalkan

larutan untuk memperhitungkan perbedaan dalam komposisinya. Terjadinya mol transfer dari

suatu larutan menjadi larutan lain disebabkan oleh larutan awal tersebut bereaksi dengan

sumber (sink) tertentu.

inverse modeling dapat digunakan untuk mengestimasi mol transfer yang terlibat

selama air melewati kolom leach sampel batuan (flushing) yang mengandung mineral-mineral

tertentu. Mineral-mineral yang diestimasi akan terlibat dalam reaksi tersebut dimasukkan di

bawah kode (-phases) di program PHREEQC. Mineral-mineral tersebut ditentukan berdasarkan

analisis XRD. Mineral lain yang tidak terdeteksi dalam XRD juga dapat dimasukkan sebagai

input dalam program PHREEQC.

Output ataupun keluaran dari inverse modeling ini adalah model model reaksi kimia

yang kemungkinan terjadi selama air berevolusi sepanjang pola aliran beserta perhitungan

fraksi dari setiap larutan dan mol transfer yang terjadi pada reaksi dari setiap fasa yang ada.

Output atau keluaran ini dapat mencapai ratusan bahkan ribuan model. Adapun yang dijadikan

dasar pemilihan model berdasarkan (Parkhurst dkk., 1999) adalah:

1. Sum of residuals (epsilon) : sum of residuals (Jumlah residu) pada dasarnya menyatakan

berapa banyak data analitik yang telah dipalsukan atau dimanipulasi oleh maximum

uncertainty. Nilai sum of residual yang lebih kecil menunjukkan kekonsistenan data

tersebut terhadap data asli. Sum of residual merupakan penjumlahan nilai yang sama

setelah dikalikan dengan fraksi larutan. Sum of residuals diminimasi dengan Algoritma

sederhana dalam PHREEQC.

2. Sum of delta/uncertainty limit : Fungsi objectif dari inverse modeling adalah

meminimasi the sum (delta/uncertainty). Sum of delta/uncertainties merupakan

penjumlahan dari semua angka yang tercantum dalam kolom berlabel delta dibagi

dengan batas uncertainty (ketidakpastian) yang sesuai. Sum of delta/uncertainties harus

mencapai nilai minimum untuk sekumpulan mineral.

3. Maximum fractional error in element concentration : kesalahan fraksional seharusnya

lebih kecil dari global uncertainty (ketidakpastian global) yang ditetapkan, kecuali anda

telah menimpa global uncertainty (ketidakpastian global) dengan specific uncertainties

(ketidakpastian khusus) dengan pilihan balances, dimana dalam kasus ini maximum

fractional error harus lebih kecil dari global dan specific uncertainties yang paling

besar.

Selain memiliki kemampuan untuk melakukan inverse modeling, PHREEQC juga

mempunyai kemampuan untuk melakukan forward modeling yang dalam penelitian ini akan

digunakan untuk melakukan verifikasi dan prediksi kualitas air. Dalam penelitian ini, model

geokimia untuk suatu larutan memiliki keterbatasan pada ketersediaan data termodinamika

yang sesuai; asumsi kesetimbangan geokimia yang diterapkan; ketersediaan data kimia air

untuk larutan yang dimodelkan; dan kualitas data.

F. Hasil Pemodelan PHREEQC

Berikut adalah hasil pemodelan software PHREEQC baik inverse modeling maupun

forward modeling yang digunakan untuk memverifikasi hasil inverse modeling.

Kualitas air lindian uji kinetik yang digunakan sebagai input PHREEQC ditunjukkan

pada Tabel E.1 yang merupakan kualitas air lindian hasil uji kinetik . Pada Tabel E.1 tersebut,

dapat dilihat nilai pH dan konsentrasi logam serta sulfat terlarut yang ada pada air lindian

sampel Country Rock dan ore 1.

Tabel E.1 Kualitas Air Lindian Input PHREEQC

Sampel pH T (oC) As* Co* Ni* Cd* Cu* Pb* Zn* SO4*

country rock 1 5,5 26,6 0,000 0,001 0,001 0,025 0,001 2,74 2,46 481,75

ore 1 5,7 26,6 0,001 0,001 0,001 0,329 0,001 4,12 3,37 413,50

* satuan dalam mg/L

Dari hasil pengukuran konsentrasi Co, Ni, dan Cu yang dilakukan pada semua air

lindian sampel batuan, dapat diperkirakan bahwa semua sampel batuan yang diuji ini tidak

mengandung mineral yang mengandung unsur Co, Ni, dan Cu atau apabila mengandung unsur

tersebut, bisa diperkirakan dalam jumlah yang kecil, terlihat dari nilai konsentrasi logam-logam

tersebut yang rendah yaitu 0,001 mg/L. Sampel batuan country rock 1 memiliki pH yang cukup

rendah yaitu 5,5 dan konsentrasi sulfat yang cukup tinggi yaitu 481,75 mg/L, meskipun

sebagian besar dari mineral penyusun batuan penutup ini merupakan batuan karbonat

(dolomite) yang biasanya berfungsi dalam proses penetralan asam. Hal ini bisa terjadi

dikarenakan tidak semua mineral penyusun batuan penutup (country rock) ini merupakan

mineral karbonat, akan tetapi sebagian juga merupakan mineral sulfida yang berperan dalam

proses pembentukan asam. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya bahwa sampel country

rock 1 merupakan batuan penutup dolomite pasiran yang mengandung breksi dalam jumlah

besar, dimana breksi ini bisa saja mengandung mineral bijih baik itu berupa galena, sphalerite,

dan lain-lain.

a) Inverse Modeling

Inverse modeling merupakan salah satu fitur yang dapat dilakukan program PHREEQC.

Inverse modeling didasarkan pada prinsip kesetimbangan mol atau kesetimbangan massa.

Adapun hal-hal yang merupakan input masukan dalam program PHREEQC untuk melakukan

inverse modeling adalah input solution awal yang merupakan air akuades dengan asumsi air ini

memiliki pH netral 7 dan tidak mengandung logam berat, input solution akhir (Tabel E.1),

input mineral (Tabel E.2), uncertainties, dan balances.

Uncertainty merupakan komponen masukan yang cukup penting dalam hal ini untuk

menyatakan seberapa persen tingkat kepercayaan user terhadap hasil simulasi inverse modeling

tersebut. Semakin kecil nilai uncertainty maka semakin baik, karena menandakan bahwa

tingkat keyakinan user terhadap simulasi inverse yang dilakukan PHREEQC semakin tinggi.

Oleh karena itu, pada simulasi ini, user menggunakan nilai uncertainty sebesar 2%. Disamping

uncertainty, input lain yang penting adalah balance yang berfungsi untuk menyeimbangkan

reaksi kimia dalam program PHREEQC. Komponen unsur dalam solution yang tidak terdeteksi

pada mineral phase dapat ditambahkan ke dalam input balance. Adapun unsur yang menjadi

input balance dalam penelitian ini adalah unsur nikel (Ni) dan kobalt (Co). Dalam pemodelan

PHREEQC, perlu ditentukan pula jenis database yang digunakan. Jenis database yang

digunakan dalam penelitian ini adalah database llnl.dat (database yang disusun oleh Lawrence

Lovermore National Laboratory) dengan dasar pemilihan bahwa database ini mempunyai data

mineral yang banyak dan cukup lengkap dibandingkan dengan database lainnya.

Tabel E.2 Data input mineral dalam program inverse modeling PHREEQC

Sampel Mineral hasil uji XRD Mineral tambahan untuk PHREEQC

country

rock 1

Dolomite, Quartz, Muscovite, Calcite, Barite

Pyrite, Chalcopyrite, Arsenopyrite, Galena, Sphalerite, Cerussite, Smithsonite,

Greenockite, Willemite

ore 1 Pyrite, Galena, Quartz,

Anglesite, Sphalerite

Chalcopyrite, Arsenopyrite, Cerussite,

Smithsonite, Greenockite, Willemite

Rumus

Kimia

Mineral

Dolomite (CaMg(CO3)2), Galena (PbS), Sphalerite (ZnS), Pyrite (FeS2),

Quartz (SiO2), Muscovite ((K,Na)Al2(Si, Al)4O10)OH), Calcite (CaCO3),

Barite (BaSO4), Chalcopyrite (CuFeS2), Arsenopyrite (FeAsS), Cerussite

(PbCO3), Smithsonite (ZnCO3), Willemite (Zn2SiO4), Greenockite (CdS),

Anglesite (PbSO4), Leadhilite (Pb4(SO4)(CO3)2(OH)2)

Pada Tabel E.2 dapat dilihat bahwa mineral input program PHREEQC untuk semua

sampel batuan tidak hanya berasal dari mineral hasil uji XRD akan tetapi ditambah juga dengan

mineral yang diperoleh dari hasil distribution species program PHREEQC yang diperkuat

dengan referensi data sekunder mengenai mineral yang umum ditemukan dalam endapan

SEDEX dan mineral sekunder ataupun mineral ikutan lainnya yang umum ditemukan dalam

endapan SEDEX berdasarkan data sekunder. Penambahan mineral ini dilakukan karena tidak

semua mineral tercatat atau terekam pada saat uji XRD dan hanya sebagian yang memiliki

persentase yang cukup besar atau yang sangat menonjol saja yang terekam pada hasil uji XRD.

Dari Tabel E.2 tersebut dapat dilihat bahwa mineral hasil uji XRD yang terdapat pada sampel

batuan penutup country rock 1 terdiri dari mineral-mineral karbonat, sedangkan untuk mineral

hasil uji XRD yang terdapat pada sampel batuan bijih ore terdiri dari mineral sulfida.

Dari Tabel E.2 dapat dilihat bahwa selain mineral hasil uji XRD, adapula mineral lain

yang ditambahkan ke dalam program PHREEQC. Hal ini ditujukan agar reaksi atau proses

yang terjadi dalam PHREEQC dapat mencapai kesetimbangan, disamping itu juga karena tidak

semua mineral dalam sampel batuan dapat dideteksi oleh uji X-Ray Diffraction. Penambahan

mineral ke dalam PHREEQC ini didasarkan oleh dua hal,

1. Penambahan mineral berdasarkan data sekunder mengenai mineral umum yang ditemukan

dalam endapan sedimen exhalatif yang disesuaikan dengan data kualitas air hasil uji kinetik

yang digunakan sebagai input dalam final solution PHREEQC.

2. Penambahan mineral didasarkan atas hasil distribution species dari solution yang

dimasukkan sebagai input dalam PHREEQC sehingga kesetimbangan kimia dapat tercapai.

Cassanova (2012) pernah melakukan studi hidrogeokimia terhadap air tanah yang ada di

daerah endapan mineral sulfida masif dengan melihat distribution species dari air tanah

yang ada di daerah tersebut, dan studi tersebut menjadi dasar acuan pengambilan beberapa

mineral tambahan yang dimasukkan ke dalam software PHREEQC. Adapun sumber

referensi dari mineral yang ditambahkan ke dalam PHREEQC dapat dilihat pada Tabel E.3

Tabel E.3 Sumber referensi dari mineral yang ditambahkan ke dalam PHREEQC

Mineral hasil distribution species PHREEQC yang diverifikasi dengan data sekunder

mineral nama umum Referensi

PbCO3 Cerrusite Casanova, B., 2012

ZnCO3 Smithsonite Casanova, B., 2012

Mineral Sedex dari data sekunder

mineral nama umum Referensi

Zn2SiO4 Willemite Anthony J.W. et al., 2003

FeS2 Pyrite Goodfellow, W. And Lydon J., 2007

CuFeS2 Chalcopyrite Goodfellow, W. And Lydon J., 2007

CdS Greenockite Casanova, B., 2012

FeAsS Arsenopyrite Goodfellow, W. And Lydon J., 2007

PbS Galena Goodfellow, W. And Lydon J., 2007

ZnS Sphalerite Goodfellow, W. And Lydon J., 2007

CaCO3 Calcite Goodfellow, W. And Lydon J., 2008

CaMg(CO3)2 Dolomite Goodfellow, W. And Lydon J., 2009

Gas yang ikut bereaksi

Gas nama umum

CO2 Karbon dioksida

O2 Oksigen

Hasil dari eksekusi simulasi inverse modeling menggunakan program PHREEQC

menghasilkan beberapa model pembentukan Air Asam Batuan (AAB) yang dalam hal ini

merupakan air lindian hasil uji kinetik. Model-model pembentukan AAB ini terdiri dari

sekumpulan mineral apa saja yang bereaksi beserta nilai transfer mol dari masing-masing

mineral tersebut. Jumlah dari model hasil inverse modeling ini untuk masing-masing sampel

batuan adalah 1 model untuk sampel country rock; 1 model untuk sampel ore 1, dimana

apabila pH hasil kualitas air lindian hasil simulasi forward modeling kurang lebih sama

dengan pH hasil kualitas air lindian hasil uji kinetik laboratorium maka model tersebut

dapat dipakai sebagai model representatif yang dapat menggambarkan proses pembentukan

AAB (air lindian hasil uji kinetik laboratorium). Model representatif hasil inverse modeling

terpilih untuk masing-masing sampel batuan dapat dilihat pada Tabel E.4 hingga Tabel E.5

Tabel E.4 Model Terpilih Hasil Simulasi Inverse Modeling PHREEQC pada sampel batuan

country rock 1

Phase mole transfer Redoks mol transfer

Mineral Rumus kimia Transfer mol element Transfer mol

Calcite CaCO3 -5.064E-04 As 3.871e-008

Barite BaSO4 1.842E-03 Ba 4.956e-007

Pyrite FeS2 1.496E-04 C 2.164e-003

Chalcopyrite CuFeS2 -7.082E-08 Cd 2.032e-013

Arsenopyrite FeAsS -1.936E-08 Co 4.073e-007

Galena PbS 2.441E-04 Cu 4.614e-017

Sphalerite ZnS 1.078E-05 Fe 5.458e-005

Greenockite CdS 1.024E-07 Ni 3.749e-007

Pb 5.664e-012

S 2.555e-004

Zn 6.470e-009

Pada sampel batuan bijih ore 1 (Tabel E.5), dapat dilihat mineral yang dominan

bereaksi pada simulasi inverse modeling dalam menghasilkan AAB adalah mineral sulfida

pH 6.850 pe -2.678 Activity of water 1 Ionic strength 1.39E-03 Mass of water (kg) 1.00E+00 Total alkalinity (eq/kg) 1.63E-03 Total CO2 (mol/kg) 2.14E-03

Temperature (deg C) 22.94

Electrical balance (eq) -2.02E-03 Percent error, 100*(Cat-|An|)/(Cat+|An|) -92.13 Iterations 17 Total H 1.11E+02 Total O 5.55E+01

yang terdiri dari pyrite (FeS2), galena (PbS), chalcopyrite (CuFeS2), arsenopyrite (FeAsS), dan

greenockite (CdS); beserta mineral karbonat smithsonite (ZnCO3).

Tabel E.5 Model Terpilih Hasil Simulasi Inverse Modeling

PHREEQC pada sampel batuan ore 1

Phase mole transfer Redoks mol transfer

Mineral Rumus kimia Mineral Rumus kimia Mineral

Pyrite FeS2 8.83E-05 As 3.871e-008

Galena PbS -1.44E-03 C 2.082e-003

Anglesite PbSO4 2.21E-03 Cd 1.478e-006

Sphalerite ZnS 1.10E-03 Co 4.073e-007

Chalcopyrite CuFeS2 -7.08E-08 Cu 8.659e-008

Arsenopyrite FeAsS -1.27E-08 Fe 1.208e-004

Smithsonite PbCO3 -1.08E-03 Ni 3.749e-007

CdS Zn2SiO4 1.46E-06 Pb 2.585e-005

S 1.531e-003

Zn 1.034e-003

pH 6.553

pe -1.443

Activity of water 1

Ionic strength 5.37E-03

Mass of water (kg) 1.00E+00

Total alkalinity (eq/kg) 1.33E-03

Total CO2 (mol/kg) 2.08E-03

Temperature (deg C) 22.94

Electrical balance (eq) -2.02E-03 Percent error, 100*(Cat-|An|)/(Cat+|An|) -33.58

Iterations 15

Total H 1.11E+02

Total O 5.55E+01

Tabel E.6 Hasil Mixing Antara Model Country Rock Dan Ore 1

Element Molality Moles

As 1.72E-13 3.44E-13

Ba 6.02E-13 1.20E-12

C 1.16E-08 2.32E-08

Cd 2.19E-12 4.39E-12

Co 2.30E-12 4.60E-12

Cu 2.27E-13 4.54E-13

Fe 5.24E-10 1.05E-09

Ni 2.13E-12 4.26E-12

Pb 2.08E-11 4.17E-11

S 3.10E-09 6.20E-09

Zn 2.63E-09 5.25E-09

pH 6.685

pe 4.021

Activity of water 1

Ionic strength 1.40E-07

Mass of water (kg) 2.00E+00

Total alkalinity (eq/kg) -1.59E-07

Total CO2 (mol/kg) 1.16E-08

Temperature (deg C) 22.94

Electrical balance (eq) 3.18E-07

Percent error, 100*(Cat-|An|)/(Cat+|An|) 59.59

Iterations 11

Total H 2.22E+02

Total O 1.11E+02

Tabel E.7 Verifikasi Model Terpilih Hasil Simulasi Inverse Modeling PHREEQC dan Hasil

Uji Kinetik Laboratorium

Sample pH

uji lab PHREEQC

country rock 1 5,5 6.850 1.35

ore 1 5,7 6.553 0.853

Dari Tabel E.6 diatas, dapat dilihat bahwa untuk sample Ore 1 diperoleh selisih antara

pH uji lab dan pH PHREEQC di bawah 1 yaitu 0.853. adapun perbedaan atau delta pH antara

hasil uji kinetik laboratorium dengan hasil simulasi PHREEQC untuk Country Rock berada

pada angka 1.35, Nilai pH 6.850 ini diperoleh setelah dilakukan simulasi untuk 120 model, dan

tidak diperoleh satupun model yang mendekati pH uji lab yaitu 5.5. perbedaan yang sangat

signifikan ini menimbulkan 2 asumsi yaitu

1. bahwa telah terjadi kesalahan pengukuran/ uji lab terhadap sampel country rock, hal ini

diperkuat dengan melihat mineral penyusun country rock yang merupakan mineral

pembawa sifat basa sehingga besar kemungkinan country rock merupakan batuan yang

memiliki sifat netral atau relatif basa.

2. Telah terjadi kesalahan dalam melakukan pengolahan data dengan PHREEQC.

Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa kualitas air lindian hasil simulasi PHREEQC

terjadi sedikit penyimpangan dari kualitas air lindian hasil uji kinetik laboratorium, sehingga

model terpilih dari hasil simulasi inverse modeling belum dapat digunakan untuk melakukan

prediksi kualitas air baik itu mine water maupun AAB.