## PENENTUAN DAERAH IMBUHAN DENGAN METODE ANALISIS ISOTOP AIR TANAH DI DESA CURAH COTTOK, KEC. KAPONGAN KABUPATEN SITUBONDO
M. Haris Miftakhul Fajar,  Widya Utama, Mariyanto,  Firman Syaifuddin  Akbar,  Anik Hilyah, Juan Pandu Gya Nur Rochman, M. Singgih Purwanto
Departemen Teknik Geofisika, Fakultas Teknik Sipil Lingkungan dan Kebumian, Institut Tenologi Sepuluh Nopember (ITS) e-mail : mharismf@geofisika.its.ac.id
Abstrak. Lokasi  penelitian  di  Desa  Curah  Cottok  Kec.  Kepongan  Kabupaten  Sitobondo,  memiliki karakteristik  morfologi  yang  unik,  yaitu  perbukitan  memanjang arah  barat-timur  (elevasi  25-500  mdpl) dengan dibatasi oleh dataran rendah di sebelah utara (elevasi  0-25 mdpl) dan selatannya (elevasi 50-200 mdpl).  Berdasarkan  pengamatan  lapangan,  dataran  rendah  di  sebelah  utara  perbukitan  memiliki beberapa mata air  dan sumur artesis dengan debit 1-7 liter/detik. Dengan topografi yang unik tersebut, terdapat 3 zona yang memungkinkan berperan sebagai daerah imbuhan dari mata air dan s umur artesis, yaitu  zona  1  berupa  daerah  Perbukitan  Curah  Cottok,  zona  2  berupa  dataran  di  sebelah  selatan Perbukitan  Curah Cottok  dan  zona 3  berupa  lereng  utara  Gunung  Ijen. Tujuan  dari  penelitan  ini adalah menentukan lokasi daerah imbuhan dari air tanah yang keluar melalui mata air dan sumur artesis.  Untuk memastikan lokasi daerah imbuhan, dilakukan dengan menggunakan analisis isotop, yaitu dengan  isotop 2 H dan 18 O. Selain penentuan lokasi daerah imbuhan, analisis isotop air tanah juga dapat digunakan untuk melakukan  analisis  umur air  ( water dating ),  yaitu  dengan  menggunakan  analisis isotop 3 H.  Berdasarkan data isotop 2 H dan 18 O daerah imbuhan dari air tanah yang keluar melalui mata air dan sumur artesis di lokasi  penelitian  berada  pada  ketinggian  550-1.200  mdpl.  Berdasarkan  analisis  isotop 3 H,  waktu  yang diperlukan  air  tanah  untuk  mengalir  melalui  akuifer  mulai  dari  daerah  imbuhan  sampai  di  Desa Curah Cottok membutuhkan waktu sekitar 22 tahun.
Kata Kunci: air tanah; isotop; daerah imbuhan; water dating
Abstract. Research  location  in  the  Curah  Cottok  Village,  District  Kepongan,  Sitobondo  Regency,  has unique  morphological  characteristics,  namely  hills  extending  west-east  (elevation  25-500  masl)  with boundaries by the lowlands on the north (0-25 masl) and south  (elevations 50-200 masl). Based on field observations, the lowlands in the northern hills have several springs and artesian wells with a flow of 1-7 liters/second. With this unique topography, there are three possible zones which act as recharge areas of springs and artesian wells, namely first zone is Curah Cottok Hills region, second zone is plain in the south of the Curah Cottok Hills and third zone is the northern slope of Mount Ijen. The purpose of this research is to determine the location of  the recharge area from the ground water coming out through the springs and artesian wells. To ascertain the location of the recharge area, it is carried out using isotope analysis, namely with 2 H and 18 O isotopes. In addition to determining the location of the recharge area, analysis of groundwater  isotopes can also  be  used  to conduct  water  dating analysis,  namely  by  using 3 H isotope analysis. Based on 2 H and 18 O isotope data, the infiltration area from groundwater that came out through the springs and artesian wells at the study site was at an altitude of 550-1.200 masl. Based on 3 H isotope analysis,  the  time  needed  for groundwater  to  flow  through aquifers starting from  the  recharge  area  to the Curah Cottok Village takes about 22 years.
Keywords: groundwater; isotope; recharge area; water dating

## PENDAHULUAN
Lokasi penelitian berada di Desa  Curah Cottok, Kec. Kapongan, Kab. Situbondo.  Di lokasi penelitian, terdapat  kenampakan  morfologi  yang  cukup menarik  berupa  perbukitan.  Dalam  penelitian  ini, perbukitan  ini  disebut  sebagai  perbukitan  Curah
Cottok dengan ketinggian 25-500 mdpl (Gambar 1). Perbukitan ini dibatasi oleh dataran baik di sebelah utara  maupun  selatan.  Dataran  di  sebelah  selatan memiliki  ketinggian  50-200  mdpl,  sedangkan dataran  di  sebelah  utara  memiliki  ketinggian  0-25 mdpl.
Perbedaan  morfologi  ini,  memiliki  keselarasan hubungan dengan kesuburan tanah serta ketersediaan  sumber  air  bersih.  Pada  daerah perbukitan,  sebagian  besar  lahannya  berupa  lahan kosong  dan  setempat  perkebunan.  Hal  ini dikarenakan  kurangnya  sumber  air  di  daerah perbukitan. Sedangkan di daerah dataran merupakan  daerah  dengan  suplai  air  bersih  yang cukup  sehingga  lahannya  dapat  dimanfaatkan sebagai  area  persawahan  dan  pemukiman.  Pada daerah  dataran  yang  berada  di  sebelah  utara Perbukitan Curah Cottok, ditemukan beberapa mata air  dan  sumur  bor  artesis  yang  menjadi  salah  satu suplai  air  bersih  di  lokasi  tersebut.  Berdasarkan survei  lapangan,  debit  mata  air  dan  sumur  artesis antara 1-7 liter/detik.
Kemunculan  mata  air  di  lokasi  ini  sangat menarik  perhatian.  Hal  ini  karena  700  m  dari kemunculan  mata  air  ke  arah  selatan  merupakan perbukitan  tandus  dan  gersang.  Di  sisi  lain  kondisi daerah dari lokasi mata air ke arah utara merupakan daerah  subur  dengan  berlimpahnya  sumber  air. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  menentukan hubungan  antara  air  tanah  dengan  morfologi  di daerah tersebut. Hubungan yang dimaksud dalam
penelitian  ini  adalah  menentukan  lokasi  daerah imbuhan dari mata air yang muncul di sebelah utara Perbukitan Curah Cottok.
Penentuan lokasi daerah imbuhan berdasarkan pengamatan  topografi  (Danaryanto  dkk.,  2008), terdapat  3  kandidat  zona  daerah  imbuhan  yaitu zona  1  berupa  Perbukitan  Curah  Cottok,  zona  2 berupa dataran di sebelah selatan Perbukitan Curah Cottok dan zona 3 berupa lereng utara Gunung Ijen (Gambar 2). Ketiga lokasi ini dapat menjadi kandidat daerah imbuhan dari air tanah di Desa Curah Cottok karena lokasinya yang lebih tinggi dari pada daerah kemunculan  mata  air  dan  sumur  artesis  di  lokasi penelitian.  Selain  itu,  keterdapatan  dataran  di sebelah  selatan  perbukitan  Curah  Cottok,  yang membentuk  konfigurasi  cekungan  dengan  dibatasi oleh Gunung Ijen di sebelah selatan dan Perbukitan Curah Cottok di sebelah utara, dapat menjadi salah satu  sebab  utama  terkumpulnya  air  permukaan kemudian  terinfiltrasi  dan  menyuplai  air  tanah  di lokasi  penelitian.  Selanjutnya  untuk  mendetailkan lokasi  daerah  imbuhan  yang  diperoleh  melalui pengamatan topografi, dilakukan dengan menggunaakan  analisis  isotop  deuterium 2 H  dan 18 O.
Gambar 1 Peta Geomorfologi di lokasi penelitian. Terlihat pada peta di sekitar lokasi penelitian terdapat 3 morfologi, yaitu morfologi perbukitan dengan elevasi 50-500 mdpl, morfologi dataran dengan elevasi <25 mdpl dan 50-100mdpl.

## Perbukitan Curah Cottok
Gambar 2 Berdasarkan pengamatan morfologi, tedapat 3 zona yang dapat menjadi daerah imbuhan, yaitu zona 1 (Perbukitan Curah Cottok), zona 2 (dataran di sebelah selatan Perbukitan Curah Cottok) dan zona 3 (lereng utara Gunung Ijen). Simbol kotak adalah lokasi pengambilan sampel air bersimbol lingkaran biru
Setelah lokasi daerah imbuhan dapat ditentukan,  dilanjutkan  dengan  melakukan  analisis umur  air  tanah.  Analisis  ini  bertujuan  untuk  dapat mengetahui  waktu  yang  diperlukan  oleh  air  tanah untuk  mengalir  melalui  akuifer  dari  infiltrasi  air hujan  sampai  keluar  sebagai  mata  air  maupun melalui sumur artesis. Analisis umur air tanah pada penelitian  ini  menggunakan metode  analisis  tritium ( 3 H), karena diperkirakan umur air tanah kurang dari 50 tahun (Mazor, 1997).

## METODOLOGI
Untuk  mengetahui  lokasi  daerah  imbuhan  di lokasi  penelitian,  dilakukan  dengan  menggunakan analisis  isotop 2 H  dan 18 O.  Prinsip  dari  metode  ini adalah, kandungan isotop 2 H dan 18 O di dalam awan, akan  berkurang  seiring  dengan  jarak  perjalanan awan  mulai  dari  awal  penguapan,  yang  pada umumnya  berada  di  laut.   Isotop  berat  pada H  dan O dalam H 2 O akan terpresipitasi lebih dahulu.
Oleh karena itu, dalam analisis ini memerlukan data  kandungan  isotop  air  hujan  pada  elevasi tertentu. Dalam penelitian ini, data isotop air hujan atau  biasa  disebut  sebagai  LMWL  ( local  meteoric water  line )  tidak  tersedia  di  lokasi  penelitian sehingga menggunakan LMWL dari lokasi lain, yaitu LMWL dari Gunung Tengger berdasarkan penelitian Hendrayana  dkk.  (2015).  Untuk  memperoleh ketinggian daerah imbuhan, data kandungan isotop dari  sampel  air  tanah  dimasukkan  ke  dalam  grafik LMWL.
Analisis  kedua  adalah  analisis  umur  air  tanah menggunaan  data  isotop  tritium  ( 3 H).  Metode  ini disajikan dalam rumus (Mazor, 1997):
t = -17,93*ln(At/A0) (1) dengan t : umur air tanah At : jumlah konsentrasi tritium dalam sampel A0
: jumlah konstrasi tritium mula-mula Menurut  Santi  (2013)  kandungan  tritium  ( 3 H)  di
Gambar 3 Peta lokasi pengambilan sampel air tanah di Desa Curah Cottok Kec. Kapongan Kab. Situbondo
udara  yang  berada  di  Indonesia  pada  umumnya berjumlah 9.
Dalam  penelitian  ini    pengambilan  sampel  air tanah  dilakukan  di  lima  (5)  lokasi  untuk  dilakukan analisis  isotop.  Setiap  sampel  air  tanah  yang  telah diambil,  dibawa  ke  laboratorium  BATAN  untuk dilakukan  uji  kandungan  isotop 18 O, 2 H  dan 3 H. Analisis  uji  isotop 18 O  dan 2 H  digunakan  untuk melakukan  analisis  daerah  imbuhan,  sedangkan  uji isotop 3 H (tritium) digunakan untuk analisis umur air tanah. Lokasi pengambilan sampel ditunjukkan pada Gambar 3.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Data  hasil  uji  laboratorium  isotop 18 O, 2 H  dan 3 H  dari  BATAN  ditunjukkan  pada  Tabel  1.  Dari  data kandungan  isotop 18 O, 2 H,  kemudian  dilakukan overlay dengan  LMWL  ( local  meteoric  water  line ) Gunung  Tengger.  Hasil  dari  hasil overlay tersebut ditunjukkan pada Gambar 4 dan Gambar 5.
Tabel 1. Kandungan isotop 18 O, 2 H dan tritium dari sampel air tanah di lokasi penelitian
No Kode Sampel δ 18 O (0/00)SMOW δD (0/00)SMOW Triti um 1 AT1 -5,98 -35,3 - 2 AT2 -5,26 -32,8 - 3 AT3 -6,79 -39,6 2,56 4 AT4 -7,13 -41,6 - 5 AT5 -7,34 -44,2 2,79
Gambar 4 Overlay data isotop 18O dengan LMWL. Dari grafik memperlihatkan bahwa AT5, AT4 dan AT 3 memiliki kandungan isotop yang identik dengan air hujan pada ketinggian 1168, 915 dan 557 mdpl
Berdasarkan  analisis  isotop 18 O,  menunjukkan bahwa sampel dari lokasi AT3, AT4 dan AT5 memiliki kandungan  isotop  yang  mencerminkan  air  hujan dari  ketinggian  berturut-  turut  557,  915  dan  1.168 mdpl.  Menurut  analisis  isotop 2 H  menujukkan  hasil yang  tidak  jauh  berbeda, yaitu   549, 816  dan  1.188 mdpl.  Oleh  karena  itu,  berdasarkan  analisis  isotop 18 O dan 2 H air tanah dari AT3, AT4 dan AT 5 memiliki daerah imbuhan pada ketinggian 550-1.200 mdpl.
Gambar 5 Overlay data isotop 2H (deuterium) dengan LMWL. Dari grafik memperlihatkan bahwa AT5, AT4 dan AT 3 memiliki kandungan isotop yang identik dengan air hujan pada ketinggian 1188, 816 dan 549 mdpl
Analisis daerah  imbuhan  pada  sumur  AT1  dan AT2 menunjukkan hasil yang berbeda bila dibanding AT3,  AT4  dan  AT5.  Analisis  zona  imbuhan  dari sampel  air  tanah  AT1  dan AT2,  yaitu menunjukkan daerah imbuhan berada pada ketinggian di bawah 0 mdpl.  Hal  ini  bisa  dikarenakan  2  hal,  yaitu  karena adanya kesalahan prosedur pengambilan sampel air tanah,  atau  adanya  sistem  akuifer  yang  berbeda antara AT 1 dan AT 2 dengan AT 3, AT 4 dan AT 5.
Oleh  karena  daerah  imbuhan  berdasarkan analisis isotop menunjukkan pada daerah berketinggian  550-1.200  mdpl,  maka  langkah selanjutnya  adalah  meng- overlay -kan  data  tersebut dengan  peta  topografi.  Dari  hasil overlay terlihat bahwa  lokasi  berketinggian  550-1.200 mdpl  berada di sisi utara lereng Gunung Ijen Gambar 6.
Analisis  imbuhan  berdasarkan  analisis  isotop, hanya  dapat  menentukan  batas  atas  dan  bawah (elevasi).  Untuk  mengetahui  batas  kanan  dan  kiri, diperlukan  penelitian  hidrogeologi yang lebih  detail dan komprehensif.
Berdasarkan data isotop T yang telah dianalisis di  Laboratorium  BATAN,  dilakukan  analisis  dengan mengasumsikan  bahwa  kondisi  awal  T  di  udara Indonesia berjumlah 9 (Santi, 2013). Hasil analisis T ditunjukkan pada Tabel 2. Kandungan T pada setiap sampel  kemudian  dimasukkan  kedalam  persamaan (1)  untuk mengetahui  umur  air tanah.  Dari  analisis ini diketahui bahwa umur air tanah yang keluar dari mata air di Desa Curah Cottok (AT3 dan AT5) berasal dari hujan 20,9 dan 22,5 tahun yang lalu.
Tabel 2. Data isotop tritium serta umur air tanah di lokasi penelitian

## PENUTUP Simpulan dan Saran
Berdasarkan  survei  hidrogeologi  dan  analisis isotop  air  tanah,  dapat  diketahui  bahwa  sistem  air tanah  di  Desa  Curah  Cottok  dimulai  dari  daerah imbuhan  pada  ketinggian  550-1.200  mdpl.  Pada daerah  dengan  ketinggian  ini  air  hujan  yang  jatuh, sebagian  mengalami  infiltrasi  dan  membentuk sistem  air  tanah.  Air  tanah  ini  mengalir  melalui akuifer  sepanjang  hampir  20  km  sampai  di  Desa Curah Cottok. Waktu yang diperlukan air tanah
untuk  mengalir  melalui  akuifer  mulai  dari  daerah imbuhan sampai di Desa Curah Cottok membutuhkan waktu sekitar 22 tahun.
Berdasarkan  data  isotop,  diketahui  bahwa  air tanah yang diambil dari AT1  dan AT2, menunjukkan lokasi daerah imbuhan berada pada elevasi dibawah 0 mdpl. Hal ini bisa dikarenakan 2 hal, yaitu karena adanya kesalahan prosedur pengambilan sampel air tanah,  atau  adanya  sistem  akuifer  yang  berbeda antara  AT 1  dan  AT 2  dengan AT  3,  AT 4  dan  AT 5. Oleh karena itu perlu dilakukan analisis hidrogeologi lebih  detail  untuk  bisa  mengetahui  hidrostratigrafi, fasies  air  tanah  serta  sistem  akuifer  di  lokasi penelitian.  Selain  itu  analisis  imbuhan  berdasarkan analisis isotop, hanya dapat menentukan batas atas dan bawah (elevasi). Untuk mengetahui batas kanan dan  kiri,  diperlukan  penelitian  hidrogeologi  yang lebih detail dan komprehensif.

## Ucapan Terima Kasih
Penulis  menyampaikan  terimakasih  kepada Departemen  Teknik  Geofisika  ITS  Surabaya  karena penelitian ini dapat terlaksana atas hibah penelitian Departemen Teknik Geofisika ITS tahun 2018.

## DAFTAR PUSTAKA
Danaryanto,  Robert  J.  Kodoatie,  Satriyo Hadipurwo  dan Sri  Sangkawati  (2008), Manajemen  Air  Tanah
No Kode Sampel T (TU) Umur 1  AT3 2,56 22,5 2  AT5 2,79 20,9
Gambar 6 Peta zona imbuhan air tanah di Desa Curah Cottok Kab. Situbondo. Zona imbuhan dibatasi oleh elevasi 550-1200 mdpl. Untuk batas kanan dan kiri zona imbuhan perlu dilakukan penelitian lebih lanjut.
Berbasis  Cekungan  Air  Tanah ,  Kementerian  Energi dan Sumber Daya Mineral.
David  Keith  Todd  dan  Larry  W.  Mays  (2005), Groundwater  Hydrogeology ,  3  Ed.,  John  Wiley  and
Sons, New York.
Heru  Hendrayana,  H.H.,  M.  Haris  Miftakhul  Fajar, M.H.M.F. dan Wahyu Wilopo, W.W. (2015), "SISTEM AIR  TANAH  ENDAPAN  VULKANIK  LERENG  GUNUNG BROMO KABUPATEN PROBOLINGGO PROVINSI JAWA
TIMUR", PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL
KEBUMIAN  KE-8  Academia-Industry  Linkage  15-16 OKTOBER  2015;  GRHA  SABHA  PRAMANA ,  Diambil dari https://repository.ugm.ac.id/135522/.
Mazor,  E.  (1997), Chemical  and  Isotopic  Groundwater Hydrology:  The  Applied  Approach ,  2nd  ed.,  rev. and expanded., M. Dekker, New York :
Santi,  N. (2013), Karakteristik  Hidrogeokimia Mataair  di Lereng  Gunung  Merapi  Bagian  Timur,  Kabupaten Boyolali  dan  Klaten,  Provinsi  Jawa  Tengah. ,
Universitas Gadjah Mada. Diambil
dari http://etd.repository.ugm.ac.id/index.php?mod=pen elitian_detail&sub=PenelitianDetail&act=view&typ=h tml&buku_id=63444.
-------------------