Jurnal Polusi 3 Fisika

JMS Vol. 4 No. 1, hal. 32 - 50 April 1999

Pemodelan Sirkulasi Air Laut Dan Penyebaran Logam Berat Cadmium (Cd) di Kolam Pelabuhan Tanjung Priok

Mutiara R. Putri dan Dadang K. MihardjaProgram Studi Oseanografi, Jurusan Geofisika & Meteorologi

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung

Diterima tanggal 3 Maret 1999, disetujui untuk dipublikasikan 30 April 1999

Abstrak Dalam studi ini digunakan model matematika yang terdiri dari model

hidrodinamika dan model transpor polutan dua dimensi horisontal (2D depth avaraged model). Gaya penggerak arus yang ditinjau dalam model adalah pasang surut, angin monsoon, dan aliran sungai. Faktor yang diperhatikan pada model transport zat pencemar adalah adveksi akibat arus, difusi turbulen, dan sumber pencemar logam berat cadmium (Cd). Asumsi yang diberlakukan pada model adalah sumber pencemar hanya berasal dari sungai dengan beban limbah konstan dan zat pencemar merupakan zat yang persisten (reaksi kimiawi dan proses pengurangnya akibat aktifitas biologi dianggap nol).

Hasil simulasi menunjukkan bahwa di perairan Pelabuhan Tanjung Priok sebaran logam berat cadmium bergerak sesuai pola arus dan konsentrasinya telah melampaui ambang batas. Tingkat ketelitian model rata-rata pada penelitian ini berkisar antara 50 hingga 60%.

Kata Kunci : Hidrodinamika dan Transpor Model, Cadmium, Ambang Batas, Kolam Pelabuhan

Abstract In this study we had been used mathematical model that consist of hydrodynamics

and pollutant transport two dimensional depth avaraged models. The driven forces of current that considered in the hydrodynamics model are tidal, monsoon wind, and river discharges. The factors that considered in the waste transport model are advection by current, turbulence diffusion, and load waste sources of cadmium (Cd). The model assumtions are constantly load waste from rivers and persistent waste (chemical reactions and degradation by bioactivities are assumed zero).

Simulation results show that in Tanjung Priok harbour the distributions of cadmium follow the current pattern and the consentrations has been over ambient which allowed. The average accuracy of model in this study is about 50 to 60%.

Keywords : Hydrodynamics and Transport Model, Cadmium, Ambient, Harbour Canal

32

JMS Vol. 4 No. 1, April 1999 33

1. Pendahuluan

Teluk Jakarta merupakan kawasan lalu lintas pelayaran dari dan/atau menuju ke

Pelabuhan Tanjung Priok di ibu kota negara Indonesia, Jakarta. Perairan Pelabuhan

Tanjung Priok menurut berbagai pengukuran semakin merosot kualitasnya, sebagian besar

oleh minyak dan bahan-bahan anorganik, yaitu logam berat1,2). Kegiatan pelayaran,

industri, perkantoran, dan pemukiman memberikan distribusi limbah yang cukup besar. Ini

tentu sangat merugikan jika dibiarkan. Pada akhirnya pencemaran di Pelabuhan Tanjung

Priok ini akan memperngaruhi perairan Teluk Jakarta secara umum. Salah satu komponen

dalam penanganan masalah pencemaran adalah penyediaan informasi tentang keadaan

perairan, beban pencemaran yang masuk, dan distribusinya di perairan tersebut. Informasi

tersebut dapat diperoleh melalui pemantauan terus menerus di lapangan yang memerlukan

biaya besar dan simulasi komputer dengan menggunakan model matematika yang

memerlukan biaya lebih murah.

Badan Pengendalian Dampak Lingkungan (BAPEDAL) melalui Proyek

Pengelolaan dan Pengendalian Pencemaran Lingkungan1) hanya dapat memberikan pola

arus hipotetik di dalam kolam pelabuhan sebagai studi awal untuk melihat pola arus di

kolam pelabuhan. Pada titik-titik tertentu dilakukan sampling parameter kualitas air pada

bulan Oktober/November 1993. Tidak dijelaskan secara detail bagaimana sampling

dilakukan. Dari hasil pengamatan tersebut salah satu yang dapat disimpulkan adalah

pencemaran logam berat cadmium (Cd) di Pelabuhan Tanjung Priok telah melampaui

ambang batas yang diperbolehkan, yaitu 0,01 mg/l sesuai dengan UU no.4 tentang

Ketentuan-Ketentuan Pokok Pengelolaan Lingkungan Hidup. Namun hasil penelitian

tersebut belum dapat memberikan gambaran secara detail setiap waktu dan setiap ruang di

dalam kolam pelabuhan.

Pada penelitian ini disimulasikan model hidrodinamika dan model transpor polutan

di perairan Pelabuhan Tanjung Priok (Gambar 1). Sumber polutan logam berat cadmium

yang mungkin masuk ke dalam perairan ini berasal dari muara sungai, kegiatan bongkar

muat barang, kegiatan pencucian kapal, dan kegiatan lainnya. Karena keterbatasan data

yang ada sebagai masukan model, maka sumber polutan diasumsikan hanya berasal dari

tiga buah muara sungai, yaitu Sungai Japat, Sungai Legoa, dan Sungai Kresek. Namun

34 JMS Vol. 4 No. 1, April 1999

Gambar 1 Daerah Studi Pelabuhan Tanjung Priok, Jakarta Utara (Sumber : Perum Pelabuhan II

Tanjung Priok, 1993)

Gambar 2 Perbandingan Elevasi Pasang Surut antara Hasil Simulasi dengan Prediksi Pasang Surut di

Tanjung Priok.


demikian diharapkan dapat diperoleh gambaran yang lebih detail mengenai sirkulasi air

laut dan penyebaran logam berat cadmium di lokasi tersebut.

2. Pemodelan Hidrodinamika Dan Transpor Polutan 2-D Mendatar

2.1. Model Hidrodinamika 2-D Mendatar

Sirkulasi air di suatu perairan dapat dijelaskan dengan persamaan hidrodinamika

laut. Perairan Teluk Jakarta adalah perairan dangkal yang mengalami percampuran

sempurna secara vertikal sehingga perairannya dianggap perairan barotropik. Dengan

asumsi tersebut penggunaan persamaan hidrodinamika dua dimensi mendatar cukup

mewakili kondisi di perairan tersebut. Efek angin permukaan dalam model ini diasumsikan

sampai dengan dasar laut.

Persamaan model yang hendak ditinjau terdiri dari persamaan kekekalan massa dan

momentum, yang dapat dirumuskan dalam bentuk transpor3) sebagai berikut:

Persamaan Momentum:

Ut

UH

Ux

VH

Uy

gHx

rU U VH

A Ux

Vx

w w w

H

x yx

+ + + + + +

= +

2 2

2

2

2

2

2

2 2

(1)

Vt

UH

Vx

VH

Vy

gHy

rV U VH

A Uy

Vy

w w w

H

y yx

+ + + + + +

= +

2 2

2

2

2

2

2

2 2

(2)

Persamaan Kontinuitas:

t

Ux

Vy

+ + = 0 (3)

dimana : AH adalah koefisien turbulensi horisontal [m2/detik], g percepatan gravitasi

[m/detik2], H = h+ adalah kedalaman aktual [m], h kedalaman perairan yang diukur dari duduk tengah (mean sea level) ke dasar laut [m], r koefisien gesekan dasar, t parameter

waktu [detik], U transpor arah - x = uz h

z

dz=

= [m2/detik], u kecepatan arah - x [m/detik],V transpor arah - y = v dz

z h

z

=

= [m2/detik], v kecepatan arah -y [m/detik], wx kecepatan angin


arah-x [m/detik], wy kecepatan angin arah-y [m/detik], x koordinat arah barat-timur, y

koordinat arah utara-selatan, koefisien gesekan angin permukaan, dan adalah elevasi muka laut [m].

Persamaan tersebut diselesaikan secara simultan dengan metode numerik semi

implisit dua langkah3). Kondisi awal simulasi dalam model ini dianggap perairan yang

ditinjau dalam keadaan tenang4).

Pada batas terbuka diberikan nilai elevasi yang berupa data masukan, yang diperoleh

dari perhitungan pasang surut harmonik. Pada batas tertutup di sepanjang garis pantai

digunakan syarat kondisi semi slip. Kecepatan tegak lurus bidang batas sama dengan nol,

sedangkan kecepatan singgung dihitung. Asumsi yang digunakan garis pantai tidak mungkin

dilalui massa air dan tidak ada daratan yang digenangi atau tersingkap akibat kenaikan atau

penurunan muka air laut3).

2.2. Persamaan Transpor Polutan Cadmium 2-D Mendatar

Model transpor polutan Cadmium didasarkan pada persamaan transpor zat terlarut

dalam air yang dimodifikasi untuk menghitung material sumber dan sink, serta interaksi

faktor lainnya dalam kolom air.

Secara umum dalam bentuk persamaan transpor dua dimensi mendatar dapat

dituliskan sebagai berikut4-7):

Ct

u Cx

v Cy

K Cx

K Cy

S Rx y+ + = + + +2

2

2

2 (4)

dimana : C adalah konsentrasi polutan Cadmium [mg/l], S suku sumber, R suku reaksi

kimiawi, sedangkan Kx dan Ky adalah koefisien dispersi horisontal arah-x dan arah-y. Suku sumber tambahan yang masuk ke perairan yang ditinjau, yang dihitung sebagai berikut:

S WQs

= (5)

dimana W adalah beban limbah dan Qs adalah debit sungai.

Asumsi yang digunakan pada persamaan (4) adalah efek difusi molekuler tidak

berarti signifikan bila dibandingkan dengan efek difusi turbulensi, secara vertikal dianggap

telah terjadi percampuran turbulen dengan sempurna sehingga konsentrasi polutan terlarut

sempurna dalam badan air. Polutan logam berat cadmium tidak ada yang mengendap dan


tidak ada penambahan konsentrasi dari udara, sehingga dapat dianggap tidak terjadi reaksi

kimiawi8). Kalaupun ada perubahan akan terjadi dalam jangka waktu yang lama

(persistent).

Untuk menyelesaikan persamaan transpor polutan secara numerik digunakan

metode eksplisit arah hulu (upstream)4). Pada batas terbuka gradien polutan dianggap

sangat kecil, sehingga dapat diabaikan. Pada garis pantai atau batas tertutup dianggap tidak

ada massa air dan polutan yang melaluinya, sehingga tidak ada konsentrasi polutan pada

grid tersebut.

2.3 Desain Model

Simulasi hidrodinamika dilakukan secara bertahap mulai dari model besar yang

meliputi seluruh perairan Teluk Jakarta hingga model kecil yang meliputi daerah

Pelabuhan Tanjung Priok dengan menggunakan teknik model sarang (Fitriyanto, 1993).

Luas daerah model kecil adalah 5,25 km x 3,7 km (lihat gambar 1) dengan lebar grid arah-

x dan arah-y (x dan y) 50 meter. Parameter hidrodinamika yang digunakan langkah waktu (t) 60 detik, AH = 8.0 m2/detik, di dalam pelabuhan 5x10-5, sedangkan di luar pelabuhan = 10-4, r = 0.012. Penggunaan parameter-parameter tersebut masih berdasarkan

uji coba untuk mendapatkan hasil yang terbaik, yaitu yang mendekati keadaan dilapangan.

Simulasi sebaran logam berat cadmium (Cd) dilakukan hanya pada model kecil

selama 15 hari, yang meliputi kondisi pasang surut purnama hingga pasang surut perbani.

Skenario simulasi yang dilakukan adalah :

pada saat angin barat yang dianggap dapat mewakili kondisi musim barat. Di perairan Teluk Jakarta umumnya terjadi pada bulan Desember hingga Februari.

pada saat angin utara yang dianggap dapat mewakili kondisi musim peralihan. Di perairan Teluk Jakarta umumnya terjadi pada bulan Maret hingga Mei untuk musim

peralihan dari musim barat ke musim timur dan pada bulan September hingga

November untuk musim peralihan dari musim timur ke musim barat.

pada saat angin timur yang dianggap dapat mewakili kondisi musim timur. Di perairan Teluk Jakarta umumnya terjadi pada bulan Juni hingga Agustus.

Sumber polutan dianggap hanya berasal dari tiga buah muara sungai seperti

disebutkan pada bagian pendahuluan. Debit sungai dan beban limbah diasumsikan konstan


dan kontinu setiap waktu, kecuali pada kasus perhitungan waktu kuras (flushing time)

beban limbah (lihat Tabel 1) hanya dibuang satu kali pada saat awal simulasi. Tujuan dari

perhitungan waktu kuras ini adalah untuk mengetahui berapa lama polutan dapat dibilas

oleh adanya arus yang disebabkan oleh pasang surut, debit sungai, dan angin di muara-

muara sungai tersebut jika tidak terjadi penambahan polutan.

Sebagai nilai awal konsentrasi logam berat cadmium di seluruh perairan Pelabuhan

Tanjung Priok adalah 0,005 mg/l. Nilai ini diambil dari hasil pengamatan P3O LIPI tahun

1975 untuk perairan Teluk Jakarta. Dalam hal ini diasumsikan bahwa pengamatan tahun

1975 dapat mewakili kondisi perairan sebelum konsentrasi cadmium dari mulut sungai

masuk ke kolam pelabuhan. Koefisien dispersi diambil konstan (Kx = Ky) sebesar 5,0

m2/detik berdasarkan pada koefisien yang pernah digunakan pada penelitian sebelumnya6).

Tabel 1. Data Debit Sungai dan Beban Limbah Logam Berat Cadmium (Cd)

MUARA SUNGAI BEBAN LIMBAH (gr/detik)

DEBIT (m3/detik)

JAPAT 0,236 10,725 LEGOA 0,096 2,250

KRESEK 0,985 36,460

3. Analisis

3.1. Hasil Verifikasi dan Data Pengamatan

Dari hasil simulasi hidrodinamika elevasi pasang surut di Tanjung Priok

menunjukkan tipe harian tunggal, seperti halnya dengan data pengamatan. Tidak terdapat

perbedaan fasa, namun terdapat perbedaan amplitudo sebesar 6 cm (lihat gambar 2).

Berdasarkan data pengamatan oleh P4L Jakarta (1990) yang ada di Muara Sungai

Kresek kecepatan arus pada saat pasang adalah 0.34 m/detik dan saat surut 0.38 m/detik.

Hasil simulasi kecepatan arus di lokasi tersebut 0.30 m/detik saat pasang dan 0.39 m/detik

saat surut. Data pengamatan konsentrasi logam berat cadmium (tidak disebutkan kondisi

pasang surutnya) di Muara Sungai Japat 0.007 mg/l, di Muara Sungai Kresek 0.02 mg/l,

sedangkan di Muara Sungai Legoa tidak terdapat data pengamatan. Hasil simulasi saat

musim peralihan di Muara Sungai Japat 0.0072 mg/l saat surut dan 0.01545 mg/l saat

pasang, di Muara Sungai Kresek konsentrasi cadmium 0.0075 mg/l saat surut dan 0.02075


mg/l saat pasang, sedangkan di Muara Sungai Legoa 0.0163 mg/l saat surut dan 0.03065

mg/l saat pasang.

Perbandingan antara data hasil pengamatan yang dilakukan pada bulan

Oktober/Nopember 1993 oleh P4L, Jakarta dan hasil simulasi logam berat cadmium di

lokasi tertentu (gambar 1) dapat dilihat secara grafik pada gambar 3.a dan 3.b atau secara

detail pada tabel 2. Tingkat ketelitian model yang dihitung berdasarkan perbandingan

antara data dan hasil simulasi (musim timur, musim peralihan, dan musim barat) di muara

sungai berkisar antara 60 hingga 70%. Khusus di lokasi H, di daerah dekat muara sungai

Kresek, tampak kesesuaian antara data dan hasil simulasi pada musim timur dan musim

barat hingga lebih dari 90%. Namun di lokasi-lokasi yang jauh dari muara sungai sangat

tampak ketidaksesuaiannya terhadap data, dimana prosentase ketelitiannya hanya 10

hingga 30%.

Tabel 2. Perbandingan Konsentrasi Logam Berat Cadmium (mg/l)

Antara Data dan Hasil Simulasi

Lokasi Data Hasil Simulasi Keterangan Oktober

/November 1993 Musim Timur Musim

Peralihan Musim Barat

Pasang Surut Pasang Surut Pasang Surut Pasang Surut A 0,01875 0,01625 - - - - - - Tidak

termasuk daerah model

B 0,02500 0,01875 0,00620 0,00605 0,00500 0,00500 0,01630 0,01565 C 0,02500 0,04000 0,00575 0,00570 0,00500 0,00500 0,00565 0,00560 D 0,02625 0,05625 0,00620 0,00610 0,00500 0,00500 0,00560 0,00555 E 0,03125 0,05375 0,00615 0,00605 0,00500 0,00500 0,00560 0,00550 F 0,02750 0,03375 0,01345 0,01225 0,00500 0,00500 0,02220 0,02000 G 0,03500 0,04125 0,02065 0,01960 0,00500 0,00500 0,01005 0,00985 H 0,02875 0,02375 0,02460 0,02380 0,00500 0,00500 0,02140 0,01525 K 0,01500 0,04625 0,00500 0,00500 0,00500 0,00500 0,00500 0,00500 1 0,01750 0,05000 0,00640 0,00655 0,00500 0,00500 0,00520 0,00705 2 0,01250 0,05125 0,00500 0,00575 0,00500 0,00500 0,00500 0,00500 3 0,02000 0,02000 0,00500 0,00500 0,00500 0,00500 0,00500 0,00500 4 0,01625 0,01625 0,00500 0,00500 0,00500 0,00500 0,00500 0,00500 5 0,02250 0,05875 0,00500 0,00505 0,00500 0,00500 0,00625 0,00645 6 0,03375 0,06125 0,00760 0,00690 0,00500 0,00500 0,00625 0,00635

S. Japat 0,00700 0,00700 0,01645 0,02010 0,01175 0,00670 0,01660 0,01660 S. Legoa - - 0,03550 0,03230 0,02200 0,01350 0,03560 0,03560 Tidak ada

Data Pengamatan

S. Kresek 0,02000 0,02000 0,02470 0,02440 0,01045 0,00960 0,02470 0,02470


GRAFIK PERBANDINGAN ANTARA DATA DAN SIMULASISaat Pasang

0.000

0.010

0.020

0.030

0.040

0.050

0.060

A B C D E F G H K 1 2 3 4 5 6 S. Japat S. Legoa S.

K r esekLokasi

Kon

sent

rasi

Cd

(mg/

l)

Data Sim. M. Timur Sim. M. Peralihan Sim. M. Barat

Gambar 3.a Perbandingan Antara Data dan Hasil Simulasi di Pelabuhan Tanjung Priok - Saat Pasang.

GRAFIK PERBANDINGAN ANTARA DATA DAN SIMULASISaat Surut

0.000

0.010

0.020

0.030

0.040

0.050

0.060

A B C D E F G H K 1 2 3 4 5 6 S. Japat S. Legoa S.

Kr esekLokasi

Kon

sent

rasi

Cd

(mg/

l)

Data Sim. M. Timur Sim. M. Peralihan Sim. M. Barat

Gambar 3.b Perbandingan Antara Data dan Hasil Simulasi di Pelabuhan Tanjung Priok - Saat Surut.


Perbedaan-perbedaan tersebut dapat disebabkan karena dalam pemodelan ini

diasumsikan bahwa sumber polutan besarnya konstan dan hanya berasal dari muara-muara

sungai saja, sedangkan pada kenyataannya besar polutan tidak akan konstan dan terdapat

sumber lain yang memberikan input lebih besar, misalnya adanya pencucian kapal dan

kegiatan bongkar muat barang, dan sebagainya. Hal terpenting lainnya adalah konsentrasi

logam berat cadmium yang terukur pada bulan Oktober/November 1993 di perairan

tersebut adalah konsentrasi yang telah terakumulasi sejak puluhan tahun sebelumnya,

sedangkan nilai awal yang digunakan untuk simulasi diambil dari data yang ada yaitu

tahun 1975 dan simulasi hanya dilakukan selama 15 hari. Sampel air mungkin hanya

diambil di lapisan permukaan, sedangkan pada pemodelan dilakukan perata-rataan

terhadap kedalaman. Distribusi vertikal konsentrasi cadmium di perairan tersebut belum

diperhatikan dalam pemodelan ini.

Sebagai studi awal ini memang keakuratan model belum sepenuhnya dapat

dibandingkan terhadap data pengamatan. Pada tahap selanjutnya dapat dilakukan simulasi

yang lebih lama dan pengamatan lapangan secara detail, sehingga uji keakuratan model

dapat dilakukan. Namun pada studi awal ini diharapkan akan dapat diperoleh gambaran

mengenai pola arus dan distribusi konsentrasi cadmium di dalam kolam pelabuhan sebagai

berikut:

3.2. Pola Arus dan Sebaran Logam Berat Cadmium (Cd)

Pola arus di dalam kolam Pelabuhan Tanjung Priok lebih dipengaruhi oleh pasang

surut dan morfologi pelabuhan dibandingkan pengaruh musim atau angin. Pengaruh

morfologi pelabuhan terhadap pola arus untuk simulasi tanpa angin, musim barat, dan

musim timur hampir sama. Hal ini dapat dilihat di sisi timur dan sisi barat pelabuhan. Arus

berbalik arah dengan kecepatan yang lebih kecil karena tertahan oleh penahan gelombang.

Di kolam-kolam pelabuhan arus berbalik dari sisi yang satu ke sisi lainnya mengikuti pola

arus pada umumnya. Di luar pelabuhan arus bergerak sepanjang penahan gelombang

sesuai arah angin. Pada saat pasang purnama dan saat pasang perbani pola arus sama.

Hanya saja saat pasang perbani magnitudo arus relatif lebih kecil dibandingkan saat pasang

purnama.


Gambar 4.a Sirkulasi Arus Hasil Simulasi di Pelabuhan Tanjung Priok - Tanpa Angin; Saat Air Menuju

ke Surut Purnama.

Gambar 4.b Sirkulasi Arus Hasil Simulasi di Pelabuhan Tanjung Priok - Tanpa Angin; Saat Air Menuju

ke Pasang Purnama.


Gambar 5.a Pola Arus Hipotetik di Pelabuhan Tanjung Priok; Saat Air Surut. (Sumber : BAPEDAL,

1993)

Gambar 5.b Pola Arus Hipotetik di Pelabuhan Tanjung Priok; Saat Air Pasang. (Sumber : BAPEDAL,

1993)


Berdasarkan hasil simulasi untuk kondisi tanpa adanya angin saat air surut ke

pasang purnama (gambar 4.a) arus masuk ke kolam pelabuhan melalui pintu masuk

pelabuhan di sisi timur. Arus akibat debit sungai yang bermuara di pelabuhan tersebut

diimbangi oleh arus pasang surut yang masuk ke arah sungai. Pada saat air pasang ke surut

(gambar 4.b) arus keluar dari perairan pelabuhan. Kecepatan arus di muara sungai akibat

debit sungai sangat dominan. Pola arus hasil simulasi ini lebih dapat memberikan

gambaran detail dibandingkan dengan arus hipotetik yang dilakukan oleh BAPEDAL

(gambar 5.a dan 5.b).

Pada saat bertiup angin barat (musim barat) dengan kecepatan rata-rata 2 m/detik,

arus secara umum bergerak dari barat ke timur (gambar 6). Pada saat tersebut sebaran

konsentrasi polutan mengikuti pola arus, yaitu ke arah timur (gambar 7). Saat surut polutan

mulai menyebar keluar dari pintu timur pelabuhan. Konsentrasi di dalam kolam pelabuhan

dan muara-muara sungai menjadi besar pada saat pasang.

Pada saat bertiup angin timur dengan kecepatan rata-rata 2 m/detik, arus secara

umum bergerak dari timur ke barat (gambar 8). Sebaran polutan pun bergerak ke bagian

barat pelabuhan (gambar 9).

Pada saat musim peralihan yang dianggap bertiup angin utara, arus di luar

pelabuhan bergerak dari utara ke selatan, sedangkan pola arus di dalam kolam pelabuhan

bervariasi sesuai dengan pola pasang surut dan morfologi pelabuhannya. Saat air pasang ke

surut di luar pelabuhan arus bergerak dari utara ke selatan. Di dalam pelabuhan arus ke

luar dari kolam-kolam pelabuhan menuju ke pintu barat dan pintu timur pelabuhan. Akibat

morfologi pelabuhan terjadi turbulensi arus, sehingga arus melawan masuk ke muara

Sungai Japat. Arus yang keluar dari kolam pelabuhan sebagian ke arah barat, sebagian ke

arah timur. Arus yang bergerak ke arah timur menyebabkan arus masuk ke muara Sungai

Legoa dan Sungai Kresek (gambar 10). Saat air surut ke pasang arus (gambar 11) bergerak

dari utara ke selatan, masuk ke kolam-kolam pelabuhan. Arus yang masuk ke kolam-kolam

pelabuhan memperbesar arus-arus yang masuk ke muara-muara sungai. Akibatnya sebaran

polutan tidak tersebar luas. Simulasi ini dilakukan untuk kondisi awal yang sama dengan

saat bertiup angin barat dan angin timur. Jika dilakukan dengan kondisi awal dari simulasi

angin barat atau angin timur, maka sebaran polutan selama pergantian musim akan tampak


Gambar 6 Sirkulasi Arus di Pelabuhan Tanjung Priok - Angin Barat 2 m/detik; Saat Air Menuju ke

Surut Purnama.

Gambar 7 Sebaran Logam Berat Cadmium di Pelabuhan Tanjung Priok - Angin Barat 2 m/detik; Saat

Air Menuju ke Surut Purnama.


Gambar 8 Sirkulasi Arus di Pelabuhan Tanjung Priok - Angin Timur 2 m/detik; Saat Air Menuju ke

Surut Purnama.

Gambar 9 Sebaran Logam Berat Cadmium di Pelabuhan Tanjung Priok - Angin Timur 2 m/detik;

Saat Air Menuju ke Surut Purnama.


Gambar 10 Sirkulasi Arus di Pelabuhan Tanjung Priok - Angin Utara 2 m/detik; Saat Air Menuju ke

Surut Purnama.

Gambar 11 Sirkulasi Arus di Pelabuhan Tanjung Priok - Angin Utara 2 m/detik; Saat Air Menuju ke

Pasang Purnama.


lebih jelas. Akibatnya perbandingan antara hasil simulasi dan data pengamatan yang

dilakukan oleh P4L pada bulan Oktober-November 1993 di muara-muara sungai hampir

sama, sedangkan di daerah-daerah pengamatan lainnya masih jauh berbeda (lihat Tabel 2

dan uraian pada bagian 3.1). Perlu simulasi yang lebih lama agar polutan lebih tersebar dan

ada akumulasi konsentrasi cadmium diwaktu sebelumnya, karena kontribusi hasil

pengamatan di lapangan merupakan hasil akumulasi logam berat dalam waktu yang cukup

lama.

3.3. Waktu Kuras (Flushing Time)

Model transpor polutan pada persamaan (4) disimulasikan dengan beban limbah

atau suku sumber S diberikan hanya sesaat pada awal simulasi. Selanjutnya konsentrasi

cadmium disebarkan sesuai pola arus hasil hidrodinamika dan didifusikan di kolam

pelabuhan. Simulasi dihentikan ketika konsentrasi cadmium di kolam pelabuhan mencapai

orde 10-5 mg/l, dimana pada orde konsentrasi ini logam berat cadmium masih

diperbolehkan untuk berbagai kepentingan9). Pada kondisi ini perairan dapat dianggap

dalam keadaan bersih.

Hasil simulasi tersebut menunjukkan penyebaran polutan logam berat cadmium di

Pelabuhan Tanjung Priok mengalami perubahan dari waktu ke waktu. Satu jam setelah

konsentrasi dibuang, polutan mulai menyebar hingga 200 m dari masing-masing muara

sungai dengan konsentrasi rata-rata 0.0125 mg/l. Setelah tiga jam limbah dari Sungai

Legoa konsentrasi menyebar hingga 300 m dengan konsentrasi rata-rata 0.0165 mg/l,

namun di muara sungai lainnya kurang dari 300 m. Setelah lima jam penyebaran rata-rata

polutan berkurang menjadi 0.01 mg/l di semua muara sungai. Setelah tujuh jam

konsentrasi polutan diperairan tersebut sudah sangat kecil dan dapat dikatakan bersih.

4. Kesimpulan

a. Tingkat ketelitian model yang dihitung dari perbandingan antara hasil simulasi dan data

pengamatan di daerah dekat sumber antara 60 hingga 90%, dimana ketelitian terbesar

diperoleh di dekat daerah muara sungai Kresek, dan di daerah jauh dari sumber hanya 10-

30%, sehingga rata-rata tingkat ketelitian model pada penelitian ini berkisar antara 50-

60%.


b. Pola arus di kolam Pelabuhan Tanjung Priok lebih dipengaruhi oleh pasang surut dan

morfologi pelabuhan. Hasil simulasi pola arus untuk kondisi tanpa angin dapat

menjelaskan lebih detail pola arus hipotetik yang dilakukan oleh BAPEDAL.

c. Pola arus dan pasang surut sangat berperan dalam penyebaran logam berat Cadmium.

Saat surut sebaran konsentrasi keluar dari pelabuhan, sebaliknya pada saat pasang

konsentrasi tertahan di dalam pelabuhan. Pada musim barat konsentrasi cadmium

terakumulasi di sisi timur pelabuhan, saat musim timur terakumulasi di sisi barat,

sedangkan pada musim peralihan konsentrasi lebih tertahan di muara-muara sungai.

d. Dengan berbagai keterbatasan data masukan yang ada dan metode pemodelan yang

dilakukan dapat ditunjukkan bahwa konsentrasi logam berat cadmium di Pelabuhan

Tanjung Priok telah melampaui ambang batas yang diperbolehkan, yaitu 0.01 mg/l2,9).

Ucapan Terima Kasih

Hasil Penelitian Hibah Bersaing I yang berjudul Pemodelan Kualitas Air : Kaji

Kasus Sungai dan Estuari di Kawasan DKI Jakarta serta Teluk Jakarta, yang dibiayai oleh

Proyek Peningkatan Penelitian dan Pengabdian pada Masyarakat, Direktorat Jenderal

Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Kebudayaan, Tahun 1992 - 1995.

Daftar Pustaka

1. Pusat Penelitian Lingkungan Hidup IPB dan Badan Pengendalian Dampak Lingkungan,

"Pengendalian Pencemaran Pelabuhan", Proyek Pengelolaan dan Pengendalian

Pencemaran Lingkungan, 1992.

2. Pusat Penelitian Lingkungan Hidup IPB dan Badan Pengendalian Dampak Lingkungan,

Studi Formulasi Pola/Model Pelabuhan Berwawasan Lingkungan, Proyek Pengelolaan

dan Pengendalian Pencemara Lingkungan, 1993/1994.

3. Fitriyanto, M.S., "Penerapan "Model Sarang" (Nested Model) Dalam Studi

Hidrodinamika Perairan Pantai Suralaya, Serang, Jawa Barat", Thesis Jurusan Fisika

ITB, 1993.

4. Putri, M.R., Pemodelan Hidrodinamika dan Penyebaran Logam Berat Cadmium (Cd) di

Pelabuhan Tanjung Priok, Tugas Akhir Sarjana, Jurusan Geofisika dan Meteorologi

ITB, 1994.


5. Fischer, HB. (ed.), "Transpor Model for Inland and Coastal Water", Proceedings of a

Symposium on Predictive Ability, Academic Press, New York, 1981.

6. Mihardja, D.K., I.M. Radjawane, M.R. Putri, M. Ali, F. Harwati, P. Astuti, Pemodelan

Kualitas Air; Kaji Kasus Sungai dan Estuari di Kawasan DKI Jakarta serta Teluk

Jakarta, Laporan Akhir Penelitian Hibah Bersaing, 1994.

7. Mihardja, D.K., Supriyanto, M.S. Fitriyanto, H. Latief, Model Matematis dan Simulasi

Komputer Penyebaran Polutan di Teluk Jakarta, Penelitian Sector Loan Th. 1989/1990

No. 169/P4M/DPPM/BD XXI/1989, Lembaga Penelitian ITB, 1990.

8. Othmer, Kirk, "Encyclopedia of Chemical Technology", Second Edition, vol.2s, 1953

9. UU no.4 tahun 1982 tentang Ketentuan-Ketentuan Pokok Pengelolaan Lingkungan

Hidup, 1982.

Jurnal Polusi 3 Fisika

Documents

Transcript of Jurnal Polusi 3 Fisika