SNaTKII II – 10 Oktober 2015 88
Pola Distribusi Pencemar Nitrogen
Dan Fosfor Non Point Source
Sub Das Wuryantoro Ke Waduk Gajah Mungkur Wonogiri
1Peni Pujiastuti, 2Sumardiyono, 3Syahriyati Mutiah
Universitas Setia Budi, Jl. Let.Jen. Sutoyo Mojosongo Surakarta, Telp. 0271 852518
Prodi Analis Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Setia Budi
e-mail: [email protected], [email protected]
ABSTRACT
The aim of this study was to analyze the distribution pattern of pollutant -NO2, N-NO3, N-
NH3 dan P-PO4 non- point source (NPS) , from agricultural activities in Wuryantoro
watershed. The distribution pattern starts from existing Nitrogen and phosphorus
compounds in wastewater agriculture, then flows into the river Wuryantoro and estuarine
reservoir. Results inventory of pollutant sources can be used to guide in pollution control in
the WGM. The research method is descriptive laboratory. Sampling points are set using
GPS. Sampling is done based on the guidelines in SNI 6989.59 : 2008. Analysis of N-NO3
procedure referred to SNI 06-2480-1991, analysis procedures N-NO2 refers to APHA 4500 -
B , 2005, the analysis of N-NH3 procedure refers to the SNI 06-6989.30-2005 , analysis of P
- PO43- procedure referred APHA 4500-PO43- D, 2005. The results showed that nitrogen
compounds are released by pollutant source is large enough and declined after arriving at
the estuary of the WGM. Nitrogen compounds the actual pollution load below the maximum
pollution load. Pollution load of Nitrogen compounds in the agricultural waste after
fertilization 0-6 times a day under the maximum pollution load , while Phosphorus
compounds above maximum pollution load .
Keyword: Distribution, Nitrogen, Phosphorus, NPS, Reservoir
1. PENDAHULUAN
Kegiatan masyarakat di daerah tangkapan air (DTA) mempunyai kontribusi
menimbulkan pencemaran di waduk Gajah Mungkur Wonogiri (WGM). Kegiatan
pertanian berpotensi sebagai sumber pencemaran. Sebagian besar penggunaan lahan
di DTA WGM untuk persawahan. Kegiatan pertanian dengan memanfaatkan sumber
air irigasi, berlangsung sepanjang musim. Sedangkan sawah tadah hujan hanya
beroperasi saat musim penghujan. Luas lahan sawah di Sub DAS Wuryantoro
sebesar 2.010,81 Ha, yang menggunakan sistem pengairan 23,64%, pengairan ½
teknis 16,51%, pengairan sederhana 17,42%, pengairan tadah hujan 42,43% dan
tanpa sawah pasang surut.
SNaTKII II – 10 Oktober 2015 89
Berdasarkan [1], sumber utama pencemaran air yang berkaitan dengan
kegiatan pertanian adalah 1) penggunaan pestisida, herbisida, dan fungisida. 2)
penggunaan pupuk kimia yang berlebihan. Kandungan nutrien dalam pupuk
menyebabkan proses eutrofikasi pada air permukaan. Nitrogen dan pospat yang
terbawa menuju air permukaan menyebabkan eutrofikasi pada danau, waduk dan
sungai. Pencemaran air yang ditimbulkan dari kegiatan pertanian dikategorikan
sebagai sumber pencemar air tak tentu atau non point source (NPS). Sumber
pencemar NPS, adalah sumber pencemar yang berasal dari kumpulan beberapa
kegiatan individual secara periodik, dan jumlahnya terlalu banyak untuk
diidentifikasi sebagai sumber-sumber pencemar air tertentu atau point source (PS)
dalam inventarisasi. Kegiatan-kegiatan ini meliputi penggunaan senyawa agrokimia
dan pemupukan atau perabukan. Kegiatan pertanian sebagai sumber pencemar air
NPS, memberikan kontribusi yang berarti pada pencemar air secara nasional,
khususnya di daerah-daerah yang menggunakan senyawa agrokimia seperti pestisida,
herbisida dan pupuk kimia, dapat menyebabkan beban pencemaran yang berarti pada
sumber air melalui aliran larian (run off), yang mengandung residu bahan-bahan
tersebut. Perkiraan kasar tingkat pencemaran air dari kegiatan pertanian dapat
diperoleh berdasarkan data primer produksi dan data penggunaan agrokimia yang
meliputi antara lain: informasi jenis dan jumlah hasil panen, komposisi dan volume
pestisida pupuk yang digunakan, dan jumlah ternak.
Jenis pencemar utama yang berasal dari kegiatan pemanfaatan lahan seperti
pertanian adalah sedimen, N, P, pestisida, BOD, logam berat [1]. Kegiatan pertanian
tidak ramah lingkungan akan menyumbangkan limbah ke WGM sebagai sumber
polutan pada parameter TSS, pestisida, N-NH3, N-NO2, N-NO3 dan P-PO4. Sebagian
besar pupuk yang digunakan petani adalah pupuk kimia, seperti urea, TSP, Ponska,
NPK, dll. Pupuk tersebut mengandung unsur hara tanaman Nitrogen, Sulfur, Kalium
dan Pospat, yang dibutuhkan tanaman dalam konsentrasi besar, untuk pembentukan
asam amino, protein, klorofil, nuleotida dan enzim. Pada proses pemupukan,
Nitrogen dalam pupuk akan terurai menjadi amonia, nitrit dan nitrat, sedangkan
Pospor dalam pupuk akan terurai menjadi pospat. Menurut [2] tidak semua pupuk
terserap oleh akar tanaman, sebagian besar (70%) terlarut dalam air dan masuk ke
sungai yang akan membawa sampai perairan WGM sebagai sumber polutan.
SNaTKII II – 10 Oktober 2015 90
Dampak dari kegiatan pertanian akan menghasilkan limpasan, sedimen nitrat dan
posfat yang masuk ke badan air [3].
Salah satu yang harus dilakukan adalah menginventarisasi senyawa-senyawa
Posfat dan Nitrogen seperti Amonia, Nitrit dan Nitrat, yang terdapat di badan air,
untuk mengendalikan pencemaran. Senyawa tersebut bersifat metabolitoksik dan
sangat berbahaya bagi lingkungan. Keberadaan fosfat secara berlebihan yang disertai
dengan keberadaan nitrogen dapat menstimulir ledakkan pertumbuhan algae di
perairan (algae bloom). Algae yang berlimpah ini dapat membentuk lapisan pada
permukaan air, yang selanjutnya dapat menghambat penetrasi oksigen dan cahaya
matahari sehingga kurang menguntungkan bagi ekosistem perairan [4].
2. METODE PENELITIAN
Penelitian ini merupakan penelitian deskriptif laboratoris. Data penelitian
merupakan hasil analisis laboratorium terhadap sampel yang diambil saat musim
penghujan. Sampling air limbah pertanian dilakukan sebanyak empat kali, dengan
memperhatikan variabel berubah masa tanam padi. Titik sampling ditentukan pada
outlet lahan pertanian sebelum masuk ke sungai Wuryantoro, outlet sungai
Wuryantoro dan muara sungai yang berjarak 100 m dari outlet sungai ke badan air
WGM. Teknik sampling mengacu SNI 06-6989.30-2005. Alat yang digunakanpada
Penelitian ini adalah Spektrofotometer UV-Vis (Shimadzu) yang telah dikalibrasi,
pipet ukur 10 ml, pipet volume 1ml, 10ml, 25 ml, 50 ml, labu ukur 100ml, labu
erlenmeyer 100 ml, pemanas air yang dilengkapi dengan pengatur suhu, gelas
beaker 100 ml, gelas ukur 100 ml, parafilm, GPS(Global Positioning System).
Sedangkan bahan yang digunakanadalah sampel air limbah pertanian, diperoleh dari
Desa Bendungan, Genuk Harjo, Wuryantoro, Wonogiri, NaCl 30%, H2SO4 97%,
Brucin-asam sulfanilat, reagen warna, fenol, Natrium Nitroprusida, larutan
pengoksidasi, indikator PP, ammonium molibdat reagen I, SnCl2 reagen I, dan
aquades. Analisis parameter kimia pada perairan pertanian dilakukan berdasarkan
SNI dan APHA terkait dan membandingkan dengan PP Nomor 82 Tahun 2001
tentang baku mutu air kelas I dan II. Prosedur Analisis N-NO3 mengacu SNI 06-
2480-1991,prosedur analisis N-NO2 mengacu APHA 4500-NO2- B, 2005, prosedur
analisis N-NH3 mengacu pada SNI 06-6989.30-2005, prosedur analisis P-PO43-
SNaTKII II – 10 Oktober 2015 91
mengacu APHA 4500-PO43- D, 2005. Analisis beban pencemaran yang berasal dari
limbah pertanian dilakukan dengan berdasarkan debit air limpasan dari daerah
pertanian dan konsentrasi masing-masing unsur pencemar dalam air limpasan
tersebut. Beban pencemaran pertanian yang aktual, dihitung dengan menggunakan
persamaan [5].
BPA=A x Qp x C(a) x f .......................1
Keterangan : BPA, Beban Pencemaran Aktual (kg/hr), adalah luas area lahan
pertanian (ha), Qp: air larian (run off) per unit area (m3/ha/detik) dan C(a)
adalah konsentrasi unsur pencemar aktual (mg/lt). Sedangkan perhitungan beban
pencemaran maksimal yang diperbolehkan
BPM=A x Qp x C(m) x f .....................2
Keterangan : BPM, Beban Pencemaran Maksimum (kg/hr), adalah luas area lahan
pertanian (ha), Qp adalah air larian (run off) per unit area (m3/ha/detik) dan C(m)
adalah konsentrasi baku mutu (mg/lt).
f=faktor konversi= 1kg
1.000.000 mgx
1000 liter
1 m3
+84.600 detik
1 hari=84,6
kg.lt.detik
mg.m3.hari
dimana, air larian (run off) per unit area lahan pertanian (Qp) diperoleh dari
persamaan matematik metoda rasional perkiraan air larian dalam [6],yaitu
Q = 0,0028 C i A .............................3
Q A (Qp)⁄ =0,0028 C i ....................4
Keterangan : Q adalah air larian lahan pertanian (m3/detik), A adalah luas area lahan
pertanian (ha), C adalah koefisien air larian, i adalah intensitas hujan (mm/jam).
faktor konversi=1 jam
60 menit+
1 menit
60 detik=0,0028
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Debit Sungai Wuryantoro berkisar antara 0 sampai 69,59 m3/dt. Pasa musim
kemarau tidak ada aliran air dari sub DAS ke WGM. Hal ini disebabkan tidak ada
SNaTKII II – 10 Oktober 2015 92
hujan sehingga sungai Wuryantoro kering. Curah hujan berkisar antara 0-570 mm,
dengan limpasan berkisar 0.0 – 335,5 mm. Pola pertanian menggunakan sistem tadah
hujan, sehingga pada musim kemarau kegiatan pertanian tidak berjalan. Menurut [5],
bahwa selama musim hujan kadar phospat dalam air limbah akibat penggunaan
pupuk di areal pertanian akan masuk ke sumber air bersamaan dengan limpasan
aliran air hujan. Diperkirakan kadar senyawa Nitrogen dalam air waduk juga
mengalami peningkatan. Proses pemupukan berpengaruh terhadap terjadinya
pencemaran air. Sekitar 3-30% dari bahan aktif pestisida mencapai target yang dituju
baik itu daun, bunga atau yang lain. Sedangkan sisanya sekitar 70% akan terbuang
dan hanyut bersama aliran air sehingga menyumbang terjadinya pencemaran air di
perairan. Dampak dari kegiatan pertanian akan menghasilkan limpasan, sedimen
nitrat dan fosfat yang masuk ke badan air [3].
3.1. Eksisting senyawa Nitrogen dan Pospor dalam air limbah pertanian
Amonia (N-NO3), dinamika konsentrasinya dalam air dipengaruhi oleh suhu
perairan. Pada musim kemarau, suhu lingkungan perairan meningkat, aktivitas
bakteri meningkat, proses nitrifikasi dan nitratasi bekerja dengan baik, sehingga
konsentrasi amonia rendah. Sedangkan pada musim penghujan terjadi sebaliknya
[7]. Amonia dalam air merupakan racun bagi biota air, mengiritasi insang ikan dan
jaringan lainnya [8]. Nitrit (N-NO2), terbentuk dari proses oksidasi senyawa
amonia, bersifat tidak stabil mudah teroksidasi menjadi nitrat. Kandungan nitrit di
perairan melebihi baku mutu, maka harus memdapatkan perhatian serius[8]. Nitrat
(N-NO3), merupakan senyawa stabil, dihasilkan dari proses lanjutan dari oksidasi
amonia menjadi nitrit, yang selanjutnya dioksidasi menjadi nitrat.
Penelitian menunjukkan konsentrasi Amonia (NH3) pada limbah pertanian
pada sampel yang diperiksa, memiliki kisaran konsentrasi yang berbeda- beda
(gambar 1).
SNaTKII II – 10 Oktober 2015 93
Gambar 1. Waktu retensi pemupukan terhadap kadar amonia dalam air limbah
pertanian
Konsentrasi amonia tertinggi terdapat pada waktu tinggal pemupukan 2 hari yaitu
sebesar 0,394 mg/L dan terendah terdapat pada waktu tinggal pemupukan 4 hari
yaitu sebesar 0,0002 mg/L. Untuk konsentrasi amonia berdasarkan kriteria mutu air
[9] kelas II tidak dipersyaratkan. Salah satu faktor yang mempengaruhi tingginya
konsentrasi ini dapat terjadi akibat dari tingginya kadar bahan nitrogen anorganik,
senyawa organik karbon dan sulfida yang berasal dari pemupukan dalam jangka
panjang. Keberadaan bakteri Nitrosomonas sp dalam air akan mempercepat senyawa
oksidari amonia menjadi senyawa nitrit, menyebabkan kandungan Amonia
berkurang.
Grafik 2. Waktu retensi pemupukan terhadap
kadar nitrit dalam air limbah pertanian
0
0.2
0.4
0.6
0 2 4 6
KA
DA
R A
MO
NIA
mg
/L
WAKTU RETENSI
(Hari)
WAKTU RETENSI PEMUPUKAN VS N-
NH₃ DALAM AIR LIMBAH PERTANIAN
N-NH₃
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0 2 4 6
AxK
AD
AR
NIT
RIT
mg/
L
WAKTU RETENSI(Hari)
WAKTU RETENSI PEMUPUKAN VS N-
NO₂ DALAM AIR LIMBAH PERTANIAN
N-NO₂
SNaTKII II – 10 Oktober 2015 94
Eksisting sumber polutan nitrit dari limbah pertanian di Sub DAS
Wuryantoro, dipengaruhi oleh waktu tinggal pemupukan. Pada pemupukan 0 hari, 2
hari, 4 hari dan 6 hari diperoleh kandungan nitrit yang berbeda-beda, yaitu sebesar
0,0295 mg/L, 0,102 mg/L, 0,0491 mg/L dan 0,724 mg/L (disajikan pada gambar 2).
Konsentrasi nitrit pada waktu tinggal pemupukan 0 hari dan 4 hari masih memenuhi
kriteria mutu air [9]kelas II karena tidak melebihi batas maksimum yaitu 0,06 mg/L.
Sedangkan untuk konsentrasi nitrit pada waktu tinggal pemupukan 2 hari dan 6 hari
tidak memenuhi kriteria mutu air kelas II karena melebihi batas maksimum
konsentrasi nitrit yaitu 0,06 mg/L. Menurut [4], kadar nitrit pada perairan relatif
kecil, lebih kecil daripada nitrat, karena segera dioksidasi menjadi nitrat. Perairan
alami mengandung nitrit sekitar 0,001 mg/L dan sebaiknya tidak melebihi 0,06 mg/L
[4].
Gambar 3. Grafik waktu retensi pemupukan terhadap kadar nitrit
dalam air limbah pertanian
Nitrat (NO3) merupakan bentuk utama nitrogen di perairan alami dan merupakan
nutrient bagi pertumbuhan tanaman dan algae [4]. Hasil pengukuran parameter N-
NO3 dalam air limbah pertanian di dusun bendungan disajikan pada gambar 3.
Hasil pengukuran konsentrasi nitrat (N-NO3) dalam air limbah pertanian
dusun bendungan menunjukkan bahwa konsentrasi nitrat pada waktu tinggal
pemupukan 0 hari sebesar 7,19 mg/L, waktu tinggal pemupukan 2 hari sebesar 3,047
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 2 4 6
KA
DA
R N
ITR
AT
mg
/L
WAKTU RETENSI
(Hari)
WAKTU RETENSI PEMUPUKAN VS N-NO₃AIR LIMMBAH PERTANIAN
N-NO₃
SNaTKII II – 10 Oktober 2015 95
mg/L, waktu tinggal pemupukan 4 hari sebesar 1,60 mg/L dan waktu tinggal
pemupukan 6 hari sebesar 0,914 mg/L. Konsentrasi nitrat tersebut masih memenuhi
kriteria mutu air [9]kelas II yaitu tidak lebih dari 10 mg/L. Menurut Davis dan
Cornwell (1992) dalam [2] pada perairan yang menerima limpasan air dari daerah
pertanian yang banyak mengandung pupuk, kadar nitrat dapat mencapai 1000 mg/L.
Semakin lama waktu tinggal pemupukan, konsentrasi nitrat yang terbawa ke aliran
sungai wuryantoro semakin sedikit. [3] juga menyatakan bahwa dampak dari
kegiatan pertanian akan menghasilkan limpasan, sedimen nitrat dan fosfat. Menurut
[5], bahwa selama musim hujan kadar phospat dalam air limbah akibat penggunaan
pupuk di areal pertanian akan masuk ke sumber air bersamaan dengan limpasan
aliran air hujan. Nitrifikasi adalah proses penting dalam siklus nitrogen, yang
merupakan proses oksidasi amonia menjadi nitrit dan nitrat. Nitrifikasi berlangsung
pada kondisi aerob. Oksidasi amonia menjadi nitrit dilakukan oleh bakteri
Nitrosomonas. Oksidasi nitrit menjadi nitrat dilakukan oleh bakteri Nitrobacter [10].
Kadar nitrat yang melebihi 5 mg/L menggambarkan terjadinya pencemaran
antropogenik yang berasal dari aktivitas manusia. Kadar N-NO3 melebihi 0,2 mg/L
dapat mengakibatkan terjadinya eutrofikasi perairan yang selanjutnya menstimulir
pertumbuhan algae dan tumbuhan air secara pesat (blooming). Air hujan memiliki
kadar nitrat sekitar 0,2 mg/L.
Gambar 4. Grafik waktu retensi pemupukan terhadap kadar pospat dalam air limbah
pertanian
0
0.5
1
1.5
0 2 4 6
KA
DA
R P
OS
PA
T
mg
/L
WAKTU RETENSI
(Hari)
WAKTU RETENSI PEMUPUKAN VS P-PO₄PADA LIMBAH PERTANIAN
P-PO₄
SNaTKII II – 10 Oktober 2015 96
Hasil pengukuran kadar phospat (P-PO4) dalam air limbah pertanian dusun
bendungan menunjukkan bahwa konsentrasi phospat dari waktu tinggal pemupukan
0 hari, 2 hari, 4 hari dan 6 hari tidak memenuhi kriteria mutu air kelas II.
Berdasarkan hasil pengukuran kandungan phospat dalam air limbah pertanian dusun
bendungan, maka mengindikasikan bahwa air limbah pertanian yang masuk ke
sungai wuryantoro berada pada kondisi tercemar. Limpasan daerah pertanian yang
menggunakan pupuk dan insektisida memberikan kontribusi terhadap kadar fosfor
dalam perairan. Menurut [3], menyatakan bahwa dampak dari kegiatan pertanian
akan menghasilkan limpasan, sedimen nitrat dan fosfat.
Konsentrasi phospat dalam air limbah pertanian tergolong cukup tinggi serta
menunjukkan bahwa daerah pertanian yang mengandung pupuk. Hal ini dibuktikan
dengan hasil pengukuran air limbah pertanian pada waktu tinggal pemupukan 0 hari
diperoleh kosentrasi phospat sebesar 1,0725 mg/L, waktu tinggal pemupukan 2 hari
sebesar 0,689 mg/L. Untuk waktu tinggal pemupukan setelah 4 hari sebesar 0,5448
mg/L, sedangkan waktu tinggal pemupukan 6 hari diperoleh konsentrasi phospat
sebesar 0,377 mg/L. Konsentrasi phospat tersebut menunjukkan bahwa semakin
sedikit waktu tinggal pemupukan maka semakin banyak pupuk yang yang terbuang
dan hanyut bersama aliran air sehingga menyumbang terjadinya pencemaran air di
sungai wuryantoro. Hal ini mengindikasikan bahwa nutrient atau bahan pencemar
akibat penggunaan pupuk di areal pertanian akan masuk ke sumber air bersamaan
dengan limpasan aliran air hujan.
3.2. Pola aliran senyawa Nitrogen dan Pospor dari sumber NPS sampai muara
WGM
Untuk mengetahui pola aliran distribusi sumber polutan senyawa Nitrogen
dan Pospor, dari sumber NPS pertanian, dilakukan penelitian terhadap: 1) air limbah
yang dikeluarkan oleh kegiatan pertanian, air sungai yang diambil di titik outlet
sungai sebelum masuk waduk dan air muara yang berjarak 100 m dari ujung sungai.
Transformasi nitrogen (N), merupakan proses nitrifikasi, yaitu konversi senyawa
yang mengandung unsur nitrogen, menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang
lain, seperti nitrogen amonia (N-NH3), nitrogen nitrit (N-NO2) dan nitrogen nitrat
(N-NO3). Transformasi ini dapat terjadi secara biologi maupun non biologis. Secara
SNaTKII II – 10 Oktober 2015 97
biologis transformasi terjadi karena peran bakteri disebut biotransformasi. Bakteri
Nitrosomonas sp berperan dalam proses biologi oksidasi amoniun menjadi nitrit, dan
bakteri Nitrobacter sp berperan merubah nitrit menjadi nitrat [10]. Kondisi eksisting
senyawa Nitrogen dan Pospor pada sampel yang diteliti disampaikan pada tabel 1.
Tabel 1. Eksisting sumber polutan Nitrogen dan Pospor dari NPS sampai ke WGM Parameter
Polutan
Outlet Pertanian Outlet Sungai Wuryantoro Muara Sungai Wuryanoro Kriteria
Mutu Air*
(mg/L) Min
(mg/L)
Maks
(mg/L)
Rata-rata
(mg/L)
Min
(mg/L)
Maks
(mg/L)
Rata-rata
(mg/L)
Min
(mg/L)
Maks
(mg/L)
Rata-rata
(mg/L)
N-NO3 0,916 7,19 4,053 0,03 0,3 0,17 0,01 0,005 0,008 10
N-NO2 0,0295 0,724 0,377 0,0005 0,018 0,009 0,0015 0,0016 0,002 0,06
N-NH3 0,0002 0,394 0,197 0,001 0,0169 0,009 0,0006 0,013 0,01 0,5
P-PO4 0,377 1,0725 0,725 0,1252 0,1554 0,14 0,1282 0,257 0,19 0,2 *PP 82 Tahun 2001, kelas II
Sumber Nitrogen di perairan WGM terutama berasal dari limbah pertanian dan
budidaya ikan dalam KJA [11]. Air limbah pertanian yang menggunakan pupun
anorganik, seperti NPK, Ponska, urea dll merupakan penyumbang nitrogen perairan.
Pupuk nitrogen dalam air di persawahan akan terurai menjadi amonia. Hanya 30%
pupuk yang terserap akar tanaman, sisanya 70% akan melimpas ke sungai dan
waduk [2]. Pada musim penghujan konsentrasi amonia mengalami tren tinggi, bila
musim kemarau tren kecil [12]. Contoh reaksi hidrolisis pupuk urea dalam air,
sebagai berikut:
CO(NH2)2 + H2O 2 NH3 + CO2
Urea ammonia
Nitrogen amonia di lingkungan perairan berada dalam bentuk ion amonium.
Hubungan diantara ke dua bentuk ini berada dalam suatu sistem keseimbangan,
sebagai berikut [7]:
NH3 + H2O NH4++ OH-
Eksisting dalam air limbah pertanian yang diteliti, mengandung polutan Nitrogen
dalam bentuk senyawa Amonia, maksimal sebesar 0,394 mg/L dan rerata 0.197
mg/L, disajikan pada grafik 5. Air limbah pertanian tersebut mengalir ke sungai
Wuryantoro. Keberadaan polutan Amonia pada outlet sungai Wuryantoro, dapat
ditunjukkan dari sampel yang diperiksa mengandung Amonia maksimal sebesar
0,0169 mg/L. Telah terjadi penurunan polutan Amonia, hal ini disebabkan sebagian
SNaTKII II – 10 Oktober 2015 98
amonia telah mengalami biotransformasi menjadi nitrit oleh peran bakteri
Nitrosomonas sp.
Gambar 5. Grafik pola distribusi Amonia dari limbah pertanian sampai ke Sungai
Wuryantoro dan Muara WGM.
Distribusi polutan Nitrit. Hasil pengukuran laboratorium menunjukkan,
konsentrasi Nitrit dalam air limbah pertanian pada titik outlet irigasi (St 1), selama
masa pemupukan konsentrasi Nitrit maksimal sebesar 0,724 mg/L dan rata-rata
sebesar 0,377, pada titik sampling outlet sungai Wuryantoro (St 2), konsentrasi
maksinal sebesar 0,018 mg/L dan rata-rata sebesar 0,009 mg/L, sedangkan pada titik
sampling muara WGM (St 3), rerata mempunyai kandungan nitrat maksimal sebesar
0,0016 mg/L dan rata-rata sebesar 0,002 mg/L. Dari Gambar 6, dapat dilihat bahwa
pola aliran polutan senyawa Nitrit semakin menurun dari sumber polutan NPS
sampai muara WGM.
Gambar 6. Grafik Pola Aliran Distribusi Nitrit dari sumber NPS ke WGM
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
St 1 St 2 St 3
kad
arm
g/L
Titik sampling
Pola Distribusi Amonia
Min
Max
Rerata
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
St 1 St 2 St 3
Ka
da
r N
itri
t
mg
/L
Titik Sampling
Pola distribusi Nitrit
Min
Max
Rerata
SNaTKII II – 10 Oktober 2015 99
Penurunan nitrit dalam perairan ini disebabkan telah terjadinya biotransformasi
perubahan nitrit menjadi nitrat oleh kelompok nitrobacter seperti Nitrobacter agilis
[7], Nitrobakter winogradski [7, 13], melalui reaksi berikut: NO2- + 1/2O2
NO3- + 18 Kcal.
Distribusi polutan Nitrat. Hasil pengukuran laboratorium menunjukkan,
konsentrasi Nitrat dalam air limbah pertanian pada titik outlet irigasi (St 1), selama
masa pemupukan rerata konsentrasi nitrat sebesar 4,053 mg/L, pada titik sampling
outlet sungai Wuryantoro (St 2), konsentrasi rerata sebesar 0,17 mg/L, sedangkan
pada titik sampling muara WGM (St 3), rerata mempunyai kandungan nitrat sebesar
0,008 mg/L. Pada Gambar 7 dapat dilihat, bahwa pola aliran polutan senyawa Nitrat
semakin menurun dari sumber polutan NPS sampai muara WGM. Pengurangan
kandungan Nitrat ini dipengaruhi oleh peran mikroorganisme dalam merombak
Nitrat. Secara eksisting penurunan ini berarti kegiatan pertanian, menyumbang
sedikit polutan Nitrogen pada proses pencemaran di muara WGM. Konsentrasi
Nitrat tersebut masih memenuhi kriteria mutu air [1] kelas II yaitu tidak lebih dari 10
mg/L.
Gambar 7. Grafik aliran N-NO3 dari outlet pertanian ke sungai dan muara WGM
Kadar nitrat yang melebihi 5 mg/L menggambarkan terjadinya pencemaran
antropogenik yang berasal dari aktivitas manusia. Kadar N-NO3 melebihi 0,2 mg/L
dapat mengakibatkan terjadinya eutrofikasi perairan yang selanjutnya menstimulir
pertumbuhan algae dan tumbuhan air secara pesat (blooming). Secara umum bila
0
2
4
6
8
St 1 St 2 St 3
Kad
ar N
itra
tm
g/L
Titik sampling
Pola aliran N-NO₃ dari Sumber NPS sampai
WGM
Min
Max
Rerata
SNaTKII II – 10 Oktober 2015 100
dibandingkan dengan batas maksimum nitrat menurut [1], tentang Pengelolaan
Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air yaitu 10 mg/L, kandungan nitrat
masih berada dibawah batas maksimum.
Berdasarkan hasil perhitungan hubungan konsentrasi P-PO4 pada outlet pertanian,
outlet sungai wuryantoro dan muara WGM disajikan dalam gambar sebagai berikut :
Gambar 8. Grafik Hubungan Konsentrasi Pospat pada Outlet Pertanian (St1), Outlet Sungai
Wuryantoro (St 2), Muara Waduk Gajah Mungkur (St 3)
Hasil konsentrasi fosfat dalam outlet pertanian menunjukkan bahwa konsentrasi
fosfat pada outlet pertanian diperoleh konsentrasi maksimal sebesar 1,0725 mg/L
dan rerata sebesar 0,725 mg/L, pada outlet sungai wuryantoro konsentrasi maksimal
sebesar 0,1554 mg/L dan rerata sebesar 0,14 mg/L. Sedangkan pada muara WGM,
konsentrasi fosfat maksimal sebesar 0,257 mg/L dan rata-rata sebesar 0,19 mg/L.
Dari Gambar 8 tersebut dapat dilihat bahwa konsentrasi fosfat pada outlet pertanian
menyumbang sedikit pencemaran pada muara waduk gajah mungkur. Konsentrasi
fosfat pada muara waduk gajah mungkur tersebut tidak memenuhi kriteria mutu air
[1] kelas II yaitu tidak lebih dari 0,2 mg/L. Konsentrasi fosfat tersebut menunjukkan
bahwa dari sumber NPS polutan pospat menurun sesampai di oulet sungai, akan
tetapi sedikit naik pada sampel di muara WGM. Penambahan konsentrasi pospat
dalam waduk pada titik muara, dimungkinkan dari kegiatan KJA. Hal ini
mengindikasikan bahwa nutrient atau bahan pencemar akibat penggunaan pupuk di
areal pertanian akan masuk ke sumber air bersamaan dengan limpasan aliran air
hujan.
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
St 1 St 2 St 3
Kad
ar P
osp
atm
g/L
Titik Sampling
Pola distribusi Pospat
Min
Max
Rerata
SNaTKII II – 10 Oktober 2015 101
3.3. Beban Pencemaran Sumber Polutan Nitrogen dan Pospor dari NPS
Beban pencemaran sumber polutan Amonia (9a), Nitrit (9b) dan Nitrat (9c), dari
sumber NPS kegiatan pertanian, yang diteliti berdasarkan waktu tinggal (retensi)
pemupukan, disajikan pada gambar 9 berikut:
Gambar 9a. Grafik Perbandingan BPA Sumber Polutan Amonia terhadap Waktu
Tinggal Pemupukan
Gambar 9b. Grafik Perbandingan BPA Sumber Polutan Nitrit Vs Waktu Tinggal
Pemupukan
0.0002
0.0028
3E-060.0007
0.0085
0
0.002
0.004
0.006
0.008
0.01
0 hari 2 hari 4 hari 6 hari
Beb
an
Pen
cem
ara
n (
kg
/hari
)
Waktu Tinggal Pemupukan
Amonia
BPA Amonia
BPM Amonia
0.00050.0017
0.0008
0.0122
0.0010
0.002
0.004
0.006
0.008
0.01
0.012
0.014
0 hari 2 hari 4 hari 6 hari
Be
ban
Pe
nce
mar
an (
kg/h
ari)
Waktu Tinggal Pemupukan
Nitrit
BPA Nitrit
BPM Nitrit
SNaTKII II – 10 Oktober 2015 102
Gambar 9c. Grafik Perbandingan BPA Sumber Polutan Nitrat Vs Waktu Tinggal
Pemupukan
BPA sumber polutan amonia dan Nitrat masih berada di bawah BPM yang
diperbolehkan. Pada saat hari ke dua pemupukan, beban pencemaran aktual dari
sumber polutan amonia
sebesar 0,0028 kg/hari. Beban pencemaran aktual pada amonia, dikarenakan
terjadinya dekomposisi pupuk oleh mikroba dan jamur, setelah
disemprotkan/ditebarkan ke tanaman. beban pencemaran parameter Nitrat tertinggi
ditunjukkan pada waktu tinggal pemupukan 0 hari sebesar 0,1216 kg/hari. Pada
waktu tinggal setelah pemupukan 0 hari, kandungan beban pencemaran pada Nitrat
tinggi dikarenakan banyaknya pupuk yang tidak terserap oleh tanaman, melainkan
terbuang dan hanyut bersama aliran air, sehingga dapat menyumbang terjadinya
pencemaran air di perairan yang masuk ke badan Sungai Wuryantoro. Beban
pencemaran aktual sumber polutan nitrit dalam limbah pertanian masih berada di
bawah baku mutu air kelas II untuk waktu tinggal pemupukan 0 hari dan 4 hari
karena tidak melebihi dari BPM yaitu 0,0010 kg/hari. Sedangkan untuk waktu
tinggal pemupukan 2 hari dan 6 hari diperoleh BPA yang melebihi BPM sehingga
tidak memenuhi baku mutu air kelas II.
0.1216
0.05150.0271
0.0155
0.1692
00.020.040.060.08
0.10.120.140.160.18
0 hari 2 hari 4 hari 6 hari
Beb
an
Pen
cem
ara
n (
kg
/hari
)
Waktu Tinggal Pemupukan
Nitrat
BPA Nitrat
BPM Nitrat
SNaTKII II – 10 Oktober 2015 103
Gambar 10. Grafik BPA, BPM VS Waktu tinggal sumber polutan Pospat
Beban pencemaran aktual (BPA) sumber polutan pospat, pada semua waktu tinggal
pemupukan, telah melebihi beban pencemaran maksimal (BPM) yang diperbolehkan
pada air sungai berdasarkan kualitas air kelas dua [1]. Pemupukan dengan waktu
tinggal 0 hari memberikan beban pencemaran aktual tertinggi pada perairan sungai,
yaitu sebesar 0,0181 kg/hari. BPA dari sumber polutan Pospat ke air sungai semakin
menurun sampai pada masa pemupukan 6 hari. BPA sumber polutan Pospat pada
semua waktu tinggal pemupukan telah melebihi BPM sebesar 0,0034 kg/hari. Pada
waktu tinggal pemupukan 0 hari, kandungan beban pencemaran fosfat tinggi
dikarenakan banyaknya pupuk yang tidak terserap oleh tanaman tersebut melainkan
terbuang dan hanyut bersama aliran air, sehingga menyumbang terjadinya
pencemaran air di perairan yang masuk ke badan sungai wuryantoro. Dengan
demikian dapat disimpulkan bahwa air limbah pertanian tersebut tidak dapat
digunakan sesuai peruntukan kelas II [1]. Kondisi ini menunjukkan adanya masukan
beban pencemaran Fosfat dari kegiatan pertanian.
4. KESIMPULAN
Pola distribusi sumber polutan Nitrogen, yang dihitung sebagai Amonia, Nitrit
danNitrat serta sumber polutan Pospor yang dihitung sebagai Pospat dalam air
limbah pertanian sebagai sumber NPS, mengalami tren penurunan pada sampel
oultet sungai dan muara waduk.Waktu tinggal pupuk selama proses pemupukan
berpengaruh terhadap beban pencemaran aktual dalam air limbah pertanian sebagai
sumber NPS. Setelah masa pemupukan 0-6 hari, air limbah pertanian di sub DAS
0.0181
0.01160.0092
0.0064
0.0034
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0 hari 2 hari 4 hari 6 hari
Beb
an
Pen
cem
ara
n
(kg
/ha
ri)
Waktu Tinggal Pemupukan
Sumber polutan Fosfat
BPAFosfat
BPMFosfat
SNaTKII II – 10 Oktober 2015 104
Wuryantoro menyumbangkan beban pencemaran aktual senyawa amonia sebesar
0,0028 kg/hari, Nitrit sebesar 0,0122 kg/hari, Nitrat sebesar 0,1216 kg/hari
dan Pospat sebesar 0,0181 kg/hari.
5. SARAN
Untuk melengkapi data sumber pencemar aktual, yang mencemari waduk WGM,
sebaiknya dilakukan penelitian terhadap sumber NPS dan PS dari luar waduk dan
dalam waduk.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terimakasih disampaikan kepada Kemenrikstekdikti, yang telah mendanai
penelitian ini melalui hibah Penelitian Disertasi Doktor.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Permenlh, 2010, Peraturan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 01 tahun 2010,
tentang Tata Laksana Pengendalian Pencemaran Air.
[2] Agustiningsih, D. 2012. “Kajian Kualitas Air Sungai Blukar Kabupaten
Kendal dalam Upaya Pengendalian Pencemaran Sungai’. Tesis.
Semarang: Program Magister Ilmu Lingkungan, Universitas Diponegoro.
[3] Casali, J. R. Gimenez, J. Diez, J. Álvarez-Mozos, J. D.V. de Lersundi, M.
Goni, M.A. Campo, Y. Chahor, R. Gastesi, J. Lopez. 2010. Sediment
production and water quality of watersheds with contrasting land use in
Navarre (Spain). Agricultural Water Management 97 pp. 1683–1694
[4] Effendi, H. 2003. Telaah Kualitas Air : Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan
Lingkungan Perairan. Penerbit Kanisius. Yogyakarta.
[5] Zainudin, Z. Zulkifli, A. R., and J. Jaapar. 2009. Agricultural Non-Point
Source Pollution Modeling In sg. Bertam, Cameron Highlands Using
Qual2e.The Malaysian Journal of Analytical Sciences.Vol 13. No 2. pp
170 – 18
[6] Asdak, C. 2010. “Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai”. Jurnal.
Gajah Mada University Press. Yogyakarta
[7] Titiresmi dan Sopiah Nida, 2006, Teknologi Biofilter untuk Pengolahan
Limbah Ammonia, Jurnal Teknik Lingkungan PTL-BPPT, Vol. 7, No. 2,
ISSN 1441-318X, Jakarta Mei 2006, hal. 173-179.
[8] Shen Q.R., Ran W., Cao H., 2003, Mechanisms of Nitrite Accumulation
Occurring in Soil Niytrification, Chemosphere Journal, February 2013,
Vol. 50 (6), 747-753, DOI:10.1016/S0045-6535 (02) 00215-1.
[9] PP 82 Tahun 2001, Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran
Air
[10] Saha Mousumi, Sarkar Agnisvar and Bandhophadhyay, 2013, Developmant of
Molucular Identification of Nitrifing Bacteria in Water Bodies of East
Kolkata Wetland, West Bengal, Journal Bioremidiation & Biodegradation,
SNaTKII II – 10 Oktober 2015 105
2013, 5;1, http://dx.doi.org/10.4172/2155-6199.1000211. ISSN: 2155-
6199 JBRBD, an open access journal.
[11] Pujiastuti, P., Pranoto, Ismail Bagus, 2013, Model Control of Water Quality
Decrease Gajah Mungkur Reservoir with Dynamics System Approach, 1st
ICSAE (International Conference on Sustainable Agriculture and
Enviroment) 2013, June 26th-29th 2013, ISBN: 978-979-498-838-1: page
309.
[12] Xia Yu. H. Lingguang. Xu Ligang. 2011. Characteristics of Diffuse Source N
Pollution in Lean Ri ver Catchment. Procedia Environmental
Sciences.Vol. 10. pp 2437 – 2443
[13] Inamori Yuhei, Wu Lei Xiao and Mizuochi, 1997, N2O Producing Capability
of Nitrosomonas europea, Nitrobacter winogradskyi and Alcaligenes
faecalis, Wat, Sci, Tech. Vol. 36, No. 10, pp 65-72, 1997, ©1997 IAWQ.
Published by Elsevier Science Ltd. PII: S0273-1223(97)00643-4.