PERUBAHAN KARAKTER ISOTOP 2H DAN 18O AIR...

Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi Nuklir

PTNBR – BATAN Bandung, 04 Juli 2013

Tema : Pemanfaatan Sains dan Teknologi Nuklir Serta

Peranan MIPA di Bidang Kesehatan, Lingkungan dan

Industri untuk Pembangunan Berkelanjutan

61

PERUBAHAN KARAKTER ISOTOP 2H DAN 18O AIR TANAH

PADA AKUIFER DANGKAL DI CAT BANDUNG-SOREANG

Bambang Sunarwan1, Dasapta Erwin Irawan2, Deny Juanda Puradimaja2, Sudarto

Notosiswoyo3

1Program S3 Teknik Geologi, Fak. Ilmu dan Teknologi Kebumian, ITB

2Kelompok Keahlian Geologi Terapan, Fak. Ilmu dan Teknologi Kebumian, ITB

3Kelompok Keahlian Eksplorasi Sumber Daya Bumi, Fak. Teknik Pertambangan dan Perminyakan, ITB

ABSTRAK

PERUBAHAN KARAKTER ISOTOP 2H DAN 18O AIR TANAH PADA AKUIFER DANGKAL

DI CAT BANDUNG-SOREANG. Kondisi air tanah di wilayah CAT Bandung-Soreang telah

mengalami degradasi pesat. Penurunan muka air tanah secara ekstrim telah terjadi diikuti dengan

perubahan tata aliran air tanah secara keseluruhan. Dampaknya terjadi perubahan respon akuifer

terhadap imbuhan dari hujan yang melimpah. Penelitian ini merupakan bagian dari riset disertasi yang

menganalisis kondisi hidrokimia dan isotop stabil dalam air tanah di Cekungan Air Tanah Bandung

Soreang (CAT-BS). Makalah ini bertujuan untuk mempelajari perilaku air tanah dalam akuifer dangkal

berdasarkan perubahan komposisi isotop stabil (δ2H dan δ18O). Data-data diambil pada periode musim

kemarau bulan Juni - Agustus tahun 1997, 2007, 2008, 2009, dan 2011. Korelasi antara kedua isotop

tersebut pada dasarnya mengikuti Global Meteoric Water Line (GMWL) namun mengalami perubahan

gradien garis meteorik lokalnya. Gradien pada tahun 1997 yang lebih terjal berubah melandai pada

tahun 2007 dan 2008. Pergeseran berbalik arah di tahun 2009 menjadi lebih terjal dan kemudian

kembali melandai pada tahun 2011. Pergeseran gradien garis ini mengindikasikan perubahan karakter

air tanah. Air akan menjadi berat sejalan dengan perubahan gradien ke arah landai, dan menjadi

ringan pada gradien terjal. Air menjadi lebih berat karena adanya proses evaporasi yang berlebihan,

akibat pengaruh musim dan penurunan muka air tanah secara besar-besaran. Sebaliknya air menjadi

lebih ringan sebagai dampak penambahan volume air tanah dari imbuhan buatan. Imbuhan ini berasal

dari pembangunan sumur imbuhan secara masal mulai tahun 2003.

Kata kunci: δ2H, δ18O, akuifer dangkal, CAT Bandung-Soreang

ABSTRACT

THE SHIFTING OF δ2H DAN δ18O ISOTOPES OF SHALLOW GROUNDWATER IN

BANDUNG-SOREANG GWB. The groundwater condition in Bandung-Soreang Groundwater Basin

(BS-GwB) has vastly degraded. The extreme lowering of groundwater level has occured and has been

followed by change of overall groundwater setting. One of the impact is the aquifer’s response to

infiltration from abundant rainfall lately. This research is part of a dissertation discussing

hydrochemistry and stable isotope of groundwater in BS-GwB. The objective of this paper is to study

groundwater’s behaviour in shallow aquifer (up to 30 m depth) based on the change of stable isotopes

(δ2H dan δ18O) composition. The data were taken in dry season of June to August 1997, 2007, 2008,

2009, and 2011. Both isotopes follow the basic Global Meteoric Water Line (GMWL) but with shifting

of local meteoric water line. Gradient in 1997 was steep then turned to easy slope in 2007 dan 2008.

The shift change direction toward steeper slope in 2009 then went back to easier slope in 2011. This

shifts indicate change of groundwater’s character. The water gets heavier towards small gradient slope,

and gets lighter towards steep slope. The heavy water occured due to excessive evaporation due to long

dry season and also intensive decrising of water level. On the other hand, the light water was due to

leaching process from additional water from artificial recharge water. The recharge water came from






62

many recharge wells that have been built since 2003.

Key words: δ2H, δ18O, shallow aquifer, Bandung-Soreang GwB

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kondisi air tanah di wilayah CAT Bandung-

Soreang telah mengalami degradasi pesat.

Penurunan muka air tanah secara ekstrim telah

terjadi diikuti dengan perubahan tata aliran air

tanah secara keseluruhan. Dampaknya terjadi

perubahan respon akuifer terhadap imbuhan dari

hujan yang melimpah. Penelitian ini merupakan

bagian dari riset disertasi yang menganalisis

kondisi hidrokimia dan isotop stabil dalam air

tanah di Cekungan Air Tanah Bandung Soreang

(CAT-BS). Makalah ini bertujuan untuk

mencoba mempelajari perilaku korelasi antara

komposisi isotop stabil (δ2H dan δ18O) dari

tahun ke tahun, dengan dikaitkan dengan

beberapa analisis lainnya. Peta lokasi penelitian

dapat dilihat pada Gambar 1 hingga Gambar 6

pada halaman berikut.

Beberapa peneliti terdahulu yang

melakukan studi di daerah sekitar lokasi

penelitian antara lain adalah sebagai berikut:

1. Sudjatmiko (1972) menyusun peta geologi

Lembar Bandung, skala 1: 100.000.

2. Silitonga (1973) menyusun peta geologi

Lembar Bandung, skala 1 : 100.000.

3. Sutrisno (1983) menyusun peta hidrogeologi

Lembar Bandung, skala 1 : 250.000.

4. Koesoemadinata dan Hartono (1981)

meneliti tentang Stratigrafi dan

Sedimentasi Daerah Bandung.

5. Priowirjanto (1985) meneliti mengenai

pemodelan matematik aliran airtanah

cekungan Bandung Bagian Barat.

6. Geyh (1991) meneliti isotop 180, Deuterium, 13C, Tritium dan 14C daerah Bandung secara

umum.

Berdasarkan kondisi hidrogeologi umum

(Sutrisno, 1983) dan hasil pengamatan

lapangan, sistim akifer daerah penelitian dibagi

sebagai berikut :

1. Sistim akifer ruang antar butir, berupa

akifer yang secara dominan dibentuk oleh

litologi dari Formasi Kosambi (Q1) dan

Formasi Cibeureum (Qyd).

2. Sistim akifer ruang antar butir dan

rekahan/celah, terdiri atas akifer yang

secara dominan dibentuk oleh litologi dari

Formasi Cikapundung (Qvt) dan Formasi

Cikidang (Qvu).

3. Sistim akifer rekahan/celah dijumpai pada

akifer yang terdiri atas Batugamping

berumur Tersier, yang termasuk ke

dalam Formasi Rajamandala.

Dalam penelitian ini tipologi akifer daerah

penelitian dibagi atas dasar kerangka geologi

dan parameter hidrogeologi yang diukur pada

saat penelitian.

Berdasarkan atas hasil sebaran batuan,

proses dan kejadian serta sifat hidrogeologi

yang dimiliki, ternyata akifer daerah penelitian

dapat dibagi menjadi 5 (lima) unit

hidrogeologi, yaitu:

Unit Hidrogeologi I

Unit Hidrogeologi II

Unit Hidrogeologi III

Unit Hidrogeologi IV

Unit Hidrogeologi V

Penjelasan singkat masing-masing unit

hidrogeologi dapat diikuti pada uraian

berikut, dan secara sederhana digambarkan

pada Tabel 1. Sedangkan sebaran unit

hidrogeologi ini dapat dilihat pada Peta

Sebaran Unit Hidrogeologi Daerah Padalarang,

Cimahi, Lembang - Bandung.

Gambar 1. Peta batasan CAT-BS






63

Gambar 2. Peta geologi wilayah CAT-BS

(a)

(b)

Gambar 3. Garis penampang dan penampang

geologi A-B wilayah CAT-BS

(a)

(b)


geologi C-D wilayah CAT-BS

(a)

(b)


geologi E-F wilayah CAT-BS






64

(a)

(b)

Gambar 6. Garis penampang dan penampang geologi G-H wilayah CAT-BS

Tabel 1. Resume karakter setiap unit hidrogeologi di CAT-BS

2. TEORI

Kedua jenis isotop ini sangat dipengaruhi

oleh parameter temperatur udara, tekanan,

kelembaban, geografis dan posisi ketinggiannya,

sebagai kesatuan sistem hidrologi. Dengan

demikian ketiga jenis air: air hujan, air

permukaan, dan air tanah akan saling

berinteraksi, yang dicerminkan dengan

komposisi isotop stabilnya. Analisis komposisi

isotop stabil untuk melacak asalmula air tanah

telah banyak dilakukan, antara lain oleh Andrew

et al. (1983), Clark dan Fritz (1997), Sugiharto

(2002), serta Sudaryanto dan Lubis (2011).

Secara lebih spesifik, isotop stabil juga telah

digunakan untuk mengurai sistem hidrogeologi

di CAT-BS, diantaranya oleh Geyh (1990)

Sunarwan (1997) serta Matahelumasi dan

Wahyudin (2009). Komposisi 2H dan 18O

dinyatakan sebagai perbedaan relatif berupa

ratio kandungan pada sampel terhadap Standard

Mean Ocean Water (SMOW) dalam satuan per

mil (‰), diberi notasi δ sebagaimana dalam

persamaan berikut ini:






65

3. TATAKERJA

Analisis komposisi δ2H dan δ18O diawali

dengan pengambilan sampel dari sumur gali

yang mengambil air tanah dari akuifer dangkal

pada kedalaman dari 0 hingga 30 m. Sampel

diklasifikasikan berdasarkan kedalaman dan

akuifernya masing-masing (lihat tabel di bawah

ini). Sampel air diambil dengan menggunakan

vertical water sampler yang terbuat dari fiber

glass volume 600 ml. Lokasi sumur tersebar di

wilayah CAT-BS seperti diperlihatkan pada

gambar berikut ini.

Pengukuran komposisi kedua isotop ini

dilakukan di Kantor Pusat BATAN di Jakarta.

Kandungan isotop dianalisis dengan memakai

alat spektrometer dengan massa triple kolektor,

model Sira-9, VG-isogas. Analisis 18O

menggunakan metode EPSTEIN dan MAYEDA

atas dasar reaksi pertukaran isotop tersebut pada

kesetimbangan gas CO2-H2O dengan

mereaksikan 2 ml contoh air dengan gas CO2

menggunakan alat Isoprep-18. Analisis 2H

dilakukan dengan mereaksikan 10 contoh air

dengan 0,3 gram Zn (BDH) pada kondisi vakum

dan dipanaskan pada suhu 450oC dalam waktu

45 menit. Gas CO2 dan H2 yang dihasilkan

masing-masing dialirkan ke spektrometer massa.

Metode ini juga digunakan oleh Syafalni dkk

(1996).

Data dari tahun 2011 kemudian

dibandingkan dengan data yang sejenis dari

tahun 1990, 1997, 2007, 2008, dan 2009.

Tabel 2. Ringkasan data isotop yang dianalisis

Tahun Akuifer

Dangkal

Akuifer

Dalam

Jumlah

(buah)

Sumber

Data

1990 x 19 Geyh

1997 31 Sunarwan

2007 x 22 PLHG

2007 x 17 PLHG

2008 x 19 PLHG

2008 x 4 PLHG

2009 x 28 PLHG

2009 x 11 PLHG

2011 x 44 Sunarwan

Gambar 7. Peta titik observasi dan sampling

Sebagaimana telah disampaikan, bahwa

makalah ini menggabungkan data dari tahun

1997 hingga 2011 dari berbagai sumber. Sumber

utamanya adalah dari Laporan Tahunan Pusat

Lingkungan Hidup dan Geologi tahun 2009, dan

hasil pengambilan contoh penulis pada tahun

1997 dan 2011, seperti digambarkan dalam tabel

berikut ini.

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Korelasi antara kedua isotop tersebut pada

dasarnya mengikuti GMWL namun mengalami

perubahan gradien garis meteorik lokalnya,

dikenal dengan nama Local Meteoric Water

Line (LMWL) (lihat gambar berikut). Garis

putus-putus adalah GMWL sedangkan garis

penuh adalah LMWL. Gradien pada tahun 1997

yang lebih terjal berubah melandai pada tahun

2007 dan 2008. Pergeseran berbalik arah di

tahun 2009 menjadi lebih terjal dan kemudian

kembali melandai pada tahun 2011. Pergeseran

gradien garis ini mengindikasikan perubahan

karakter air tanah. Air akan menjadi berat

sejalan dengan perubahan gradien ke arah

landai, dan menjadi ringan pada gradien terjal.

Air menjadi lebih berat karena adanya proses

evaporasi yang berlebihan, akibat pengaruh

musim dan penurunan muka air tanah secara

besar-besaran. Sebaliknya air menjadi lebih

ringan sebagai dampak penambahan volume air

tanah dari imbuhan buatan. Imbuhan ini berasal

dari pembangunan sumur imbuhan secara masal

mulai tahun 2003. Secara lebih detail, grafik

antara komposisi 2H dan 18O pada berbagai

tahun digambarkan dalam beberapa gambar

berikut ini.






66

Gambar 8. Grafik korelasi 2H vs 18O tahun 1997

(Sunarwan, 1997). LMWL (garis biru)

dibandingkan dengan GMWL (garis merah)


(PLHG, 2009). LMWL (garis biru) dibandingkan

dengan GMWL (garis merah)







Gambar 12. Grafik korelasi 2H vs 18O tahun

2011. LMWL (garis biru) dibandingkan dengan

GMWL (garis merah)

Gambar 13. Resume perubahan garis korelasi

LMWL (garis biru) dibandingkan dengan GMWL

(garis merah)

5. KESIMPULAN

Dari gambar di atas (tahun 1997) terlihat

bahwa kemiringan garis LMWL masih mirip

dengan GWML. Namun sejalan dengan waktu

di tahun 2007 dan 2008, kemiringan garis

LMWL berubah menjadi lebih landai dibanding

GMWL. Kemudian di tahun 2009 kemiringan

garis LMWL berubah mendekati GMWL

kembali, untuk selanjutnya melandai lagi pada

tahun 2011.

Pergeseran gradien garis ini

mengindikasikan perubahan karakter air tanah.

Perubahan ini diduga karena faktor iklim dan

faktor pengambilan air tanah. Faktor iklim

mempengaruhi intensitas penguapan, sedangkan

faktor pengambilan air tanah mempengaruhi

kelembaban tanah atau akuifer. Kedua faktor ini

berubah-ubah sehingga pada akhirnya dapat

mengubah komposisi isotop stabilnya.

6. UCAPAN TERIMAKASIH

Ucapan terimakasih disampaikan kepada

Badan Geologi atas izin untuk mengolah data






67

dalam berbagai laporan yang berkaitan dengan

isotop di Cekungan Air Tanah Bandung

Soreang; Saudara Riadi Juhana dan Rifki dari

Universitas Padjadjaran untuk olah grafik dalam

makalah ini serta pengambilan data di lapangan.

7. DAFTAR PUSTAKA

1. ANDREW, J.N., BALDERER, W.,

BATH, A., CLAUSEN, H.B. EVANS,

FLORKOWSKI, T., Environmental

Isotope Studies in Two Aquifer System. In:

Isotope Hydrology, IAEA, (1983).

2. CLARK, I.D. AND FRITZ, P.,

Environmental Isotop in Hydrogeology.

Lewis Publisher, Boca Raton, New York

(1997).

3. GEYH, M.A., Isotopic Hydrological Study

in Bandung Basin, Indonesia, CTA-PU

Project, (1990).

4. KOESOEMADINATA DAN

HARTONO, Sedimentasi dan Stratigrafi

Daerah Bandung, Prosiding PIT IAGI,

(1981).

5. MATAHELUMASI, B. DAN

WAHYUDIN, Penelitian Hidrogeologi

Daerah Imbuhan Air Tanah dengan Metode

Isotop dan Hidrokimia, di Cekungan Air

Tanah Bandung Soreang, Provinsi Jawa

Barat (Tahap II), Pusat Lingkungan Hidup

dan Geologi, Badan Geologi (2009).

6. PRIOWIRJANTO, G. DAN MARSUDI,

1995, Fluktuasi Muka Air Tanah di

Cekungan Bandung, Prosiding Seminar

Sehari Air Tanah Cekungan Bandung,

(1995).

7. SILITONGA, Peta Geologi Lembar

Bandung, (1973).

8. SUDARYANTO DAN LUBIS, R.F., Penentuan Lokasi Imbuhan Airtanah

dengan Pelacak Isotop Stabil 18O dan 2H di

Cekungan Airtanah Dataran Rendah

Semarang, Jawa Tengah, Jurnal Riset

Geologi dan Pertambangan Vol. 21 No. 2,

pp. 121–129, (2011).

9. SUDJATMIKO, Peta Geologi Lembar

Cianjur, Direktorat Geologi Bandung,

(1972).

10. SUGIHARTO, Studi distribusi waktu

tinggal pada proses pencampuran kontinu

dengan model bejana berderet (Risalah

Pertemuan Ilmiah Penelitian dan

Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi,

Jakarta 6-7 November 2001), Pusat

Penelitian dan Pengembangan Teknologi

Isotop dan Radiasi, Badan Tenaga Nuklir

Nasional, Jakarta, (2002).

11. SUNARWAN, B., Penerapan Metode

Hidrokimia-Isotop Oksigen (18O),

Deuterium (2H) dan Tritium (eH), dalam

Karakterisasi Akuifer Air Tanah pada

Sistem Akuifer Bahan Volkanik. Studi

Kasus: Kawasan Padalarang-Cimahi,

Bandung, Tesis Magister Program Studi

Teknik Geologi ITB, (1997).

12. SUTRISNO, Peta Hidrogeologi Lembar

Bandung, (1983).

13. SYAFALNI, MANURUNG, S.,

MURSANTO, DJIONO, DAN

HUTABARAT, T., Studi Potensi Mata Air

di Cimelati dengan Metode Hidrologi

Isotop, Jurnal Aplikasi Isotop dan Radiasi,

Badan Tenaga Atom Nasional, pp. 171-175,

(1996).

DISKUSI

Nanny Kartini O

Dalam metode disebutkan bahwa air 300 cc didestilasi menjadi 1 liter, apakah itu pengayaan?

Bambang Sunarwan

Secara teori isotop sangat kecil. Sehingga perlu pengayaan agar dapat diidentifikasi.

PERUBAHAN KARAKTER ISOTOP 2H DAN 18O AIR...

Documents

Transcript of PERUBAHAN KARAKTER ISOTOP 2H DAN 18O AIR...