## PREDIKSI STATUS MUTU AIR KALI SURABAYA DENGAN

## METODE SYSTEM DINAMIC DI STASIUN MONITORING BENDUNGAN GUNUNG SARI SURABAYA

## Rachmad Hermawan dan Mohammad Razif
Magister Teknik Lingkungan, Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya, Jawa timur Email : rachmadhermawan8@gmail.com

## ABSTRAK
Manusia  sangat  membutuhkan  air  untuk  kelangsungan  hidupnya,  salah  satunya  untuk keperluan  air  minum.  Sebelum  bisa  digunakan  untuk  keperluan  air  minum,  dilakukan proses pengolahan terlebih dahulu. Di Surabaya terdapat Instalasi Pengolah Air Minum yang  melayani  air  minum  masyarakat  kota  Surabaya.  Tujuan  penelitian  ini  untuk menganalisa status kualitas dan mutu air sungai Surabaya dengan menggunakan sistem dinamik  dan  indeks  pencemaran.  Penelitian  ini  menggunakan  pemantauan  kualitas  air sungai  Surabaya  (stasiun  monitoring  bendungan  Gunung  Sari)  tahun  2014-2016,  dan prediksi  kualitas  air  dengan  metode  sistem  dinamis  ( stella )  untuk  tahun  2017-2021. Berdasarkan  hasil  prediksi  dengan stella diketahui  bahwa  nilai  prediksi  DO, BOD,COD,TSS  dan  PO 4 mayoritas  diatas  standar  kecuali  NO 3 .  Berdasarkan  Indeks Pencemaran,  kualitas  air  kali  Surabaya  dari  tahun  2017  sampai  2021  :  TSS  dalam kategori tercemar berat; BOD, DO dan PO 4 dalam kategori tercemar ringan; COD dan NO 3 mayoritas dalam kategori aman.
Kata  kunci: Status  kualitas  air,  sungai  Surabaya,  Sistem  Dinamis,  Indeks Pencemaran .

## ABSTRACT
Humans need water for survive, one of which is for drinking. Before used for drinking purposes,  it  is  require  treatment  first.  In  Surabaya,  there  is  a  Drinking  Water Processing Installation that serves drinking water for the people of the city of Surabaya. This  research  aimed  at  predicting  the  quality  status  and  water  quality  of  Surabaya River  by  employing  dynamic  system  and  pollution  index.  The  research  used  the  water quality  of  the  Surabaya  river  (Gunung  Sari  monitoring  station)  in  2014-2016,  and prediction  of  water  quality  using  the  dynamic  system  method  (stella)  for  2017-2021. Based on the prediction results, it is known that the predicted values of BOD, TSS, DO, PO 4 and COD do not exceed the standard except for NO 3 . Based on the Pollution Index, the  water  quality  of  Surabaya  River  from  2017-2021:  TSS  is  in  the  heavily  polluted category; BOD, DO, and PO 4 in the lightly polluted category; COD and NO 3 in the safe category.
Keywords: Status of water quality, Surabaya river, Dynamic System, Pollution Index

## PENDAHULUAN
Manusia  sangat  membutuhkan  air  untuk kelangsungan  hidupnya,  salah  satunya  adalah untuk  keperluan  air  minum.  Sebelum  bisa digunakan  untuk  keperluan  air  minum,  maka perlu  dilakukan  proses  pengolahan  terlebih dahulu. Di kota Surabaya terdapat dua Instalasi Pengolah Air Minum yang melayani air minum masyarakat  kota  Surabaya,  yakni  Instalasi pengolahan  air  minum  Karang  Pilang  1,  2,  3 dan  Instalasi  pengolahan  air  minum  Ngagel  1, 2, 3. Riwayat pencemaran Kali Surabaya sudah berlangsung  sekitar  tahun  1976  hingga  saat  ini karena  dari  tahun  ke  tahun  jumlah  industri  di sepanjang kali Surabaya terus meningkat. Sehingga  di  tahun  2010  Gubernur  Jawa  Timur mengeluarkan  SK  Gubernur  Jawa  Timur Nomor  61  tahun  2010  menetapkan  Kali Surabaya  sebagai  sungai  kelas  II,  namun faktanya  baku  mutu  air  sungai  kelas  II  ini belum  pernah  tercapai  dan  dipenuhi  oleh  Kali Surabaya.  oleh  sebab  itu  diperlukan  antisipasi untuk  adaptasi  di  masa  depan  dengan melakukan  prediksi  kualitas  air  Kali  Surabaya (stasiun  monitoring  bendungan  Gunung  Sari) menggunakan metode System
Dynamic (software Stella )  yang  akan  dikombinasikan dengan  suatu  metode  yang  digunakan  untuk mengukur  indeks  pencemaran  (IP),  sesuai dengan  peraturan  yakni  Keputusan  Menteri Lingkungan  hidup  No.  115  tahun  2003  tentang Tata Cara Penentuan Status Mutu Air.

## METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  menggunakan  data  pemantauan kualitas air Kali Surabaya di stasiun monitoring bendungan  Gunung  Sari tahun  2014-2016,  dan dari  data  monitoring  tersebut  dilakukan prediksi  mengenai  status  kualitas  air  dengan menggunakan sistem dinamis (STELLA) untuk tahun  2017-2021.  Terdapat  beberapa  indikator kualitas air yang diukur diantaranya adalah DO, COD,  TSS,  PO 4 ,  BOD  dan  NO 3 .  Model  yang dibangun  untuk  parameter  tersebut  dapat terlihat pada gambar dibawah ini :
Metode Sistem Dinamis ( Stella )
DO Container DO Masuk DO Keluar Tempat Sampling DO Rata DO masuk BOD Container BOD Masuk BOD Keluar Tempat Sampling BOD Rata BOD masuk NO3 Container NO3 Masuk NO3 Keluar Tempat Sampling NO3 Rata NO3 masuk DO4 Container PO4 Masuk PO4 Keluar Tempat Sampling PO4 Rata PO4 masuk TSS Container TSS Masuk TSS Keluar Tempat Sampling TSS Rata TSS masuk
Gambar -1 : Proyeksi model system dinamik dari kualitas air kali surabaya

## Indeks Pencemaran
Penentuan status mutu air dengan menggunakan metode Indeks Pencemaran (IP), dilakukan  dengan  Langkah-langkah  sebagai berikut (Kepmen LH 115 tahun 2003) :
1. Tentukan  nilai  rata-rata  Ci,  yang merupakan  konsentrasi  rata-rata  tiap parameter di masing-masing tahun berdasarkan  hasil  pemantauan  air  (nilai tersebut  diambil  dari  perhitungan  yang telah dilakukan dalam metode storet) COD Container
COD Masuk COD Keluar Tempat Sampling COD Rata COD masuk
2. Tentukan  nilai  maksimum  Ci,  yaitu konsentrasi  maksimum  setiap  parameter dalam  setiap  tahun  berdasarkan  hasil pemantauan  air  (nilai  tersebut  diambil dari  perhitungan  yang  telah  dilakukan dalam metode storet
3. Tentukan  nilai  Lij,  yang  merupakan konsentrasi  kualitas  standar  sungai  yang ditujukan  untuk  klasifikasi  kelas  kedua untuk  parameter  TSS,  BOD,  COD,  DO,
PO 4 dan NO 3
4. Hitung maximum value Ci / Lij = (Ci /
Lij) M 5. Hitung mean Ci / Lij = (Ci / Lij) R
6. Hitung nilai indeks pencemaran dengan rumus :
PIj=

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Prediksi Hasil Kualitas Air dengan Stella
Hasil prediksi konsentrasi untuk parameter DO, BOD,  COD,  TSS,  PO4  dan  NO3  dengan menggunakan  system  dinamis  (Stella)  bisa dilihat di gambar 2 – 7.
Gambar  2  sampai  7  menunjukkan  bahwa parameter  DO,  BOD,COD,TSS  dan  PO4 mayoritas  konsentrasinya  melebihi  standar kualitas  air,  sedangkan  untuk  parameter  NO3 mayoritas konsentrasinya masih dibawah standar  kualitas  air.  Hal  tersebut  terjadi kemungkinan karena adanya perbedaan karakteristik  polusi  di  kali  Surabaya  seperti domestik,  pertanian  dan  aktivitas  industri.  Air limbah  domestik,  pertanian  dan  industri  juga berfluktuasi  dalam  hal  karakteristik  dan konsentrasi  (Razif  et  al.,  2015a;  Razif  et  al., 2015b).
Pencemaran di kali Surabaya pasti memberikan dampak  pada  warga  Surabaya.  Dampak  dalam jangka  Panjang  akan  diterima  oleh  warga Surabaya  sebagai  konsumen  dari  air  kali Surabaya,  karena  kualitas  air  yang  dihasilkan memiliki kualitas  yang  rendah.  Oleh sebab itu, penting  untuk  melibatkan  warga  Surabaya dalam  upaya  identifikasi  dan  partisipasi  aktif dalam  proses  pemenuhan  kualitas  air  di Surabaya.
Gambar -2 : Prediksi Konsentrasi Parameter DO tahun 2017-2021
Gambar -3 : Prediksi Konsentrasi Parameter BOD tahun 2017-2021
Gambar  -4 :  Prediksi  Konsentrasi  Parameter  COD tahun 2017-2021
Gambar  -5 :  Prediksi  Konsentrasi  Parameter  TSS tahun 2017-2021
Gambar -6 : Prediksi Konsentrasi Parameter PO 4 tahun 2017-2021
Gambar -7 : Prediksi Konsentrasi Parameter NO 3 tahun 2017-2021
Prediksi  Hasil  Kualitas  Air  dengan  Indeks Pencemaran
Berdasarkan hasil prediksi
dengan menggunakan  system  dinamik  ( Stella ),  maka status  kualitas  air  kali  Surabaya  Stasiun Monitoring  Gunung  Sari  juga  bisa  dihitung dengan menggunakan rumus Indeks Pencemaran  (PI j ).  Tabel  2  sampai  tabel  9 menunjukkan  hasil  perhitungan  status  kualitas air  dengan  rumus indeks  pencemaran  (PI j ) dari tahun 2017 sampai 2021.
Tabel  -1: Indeks  Pencemaran  di  Stasiun  Gunung Sari Tahun 2014
Parameter PI j Status Kualitas Air NO 3 0,32 Baik (Kelas 2) PO 4 2,00 Cemar Ringan DO 1,35 Cemar Ringan COD 0,55 Baik (Kelas 2) BOD 2,17 Cemar Ringan TSS 3,96 Cemar Ringan Tabel  -2: Indeks  Pencemaran  di  Stasiun  Gunung Sari Tahun 2015 Parameter PI j Status Kualitas Air NO 3 0,26 Baik (Kelas 2) PO 4 1,31 Cemar Ringan DO 1,17 Cemar Ringan COD 0,75 Baik (Kelas 2) BOD 3,15 Cemar Ringan TSS 14,12 Cemar Berat
Tabel  -3: Indeks  Pencemaran  di  Stasiun  Gunung Sari Tahun 2016 Parameter PI j Status Kualitas Air NO 3 0,28 Baik (Kelas 2) PO 4 1,54 Cemar Ringan DO 1,29 Cemar Ringan COD 0,66 Baik (Kelas 2) BOD 2,33 Cemar Ringan TSS 10,60 Cemar Berat Tabel  -4: Indeks  Pencemaran  di  Stasiun  Gunung Sari Tahun 2017 Parameter PI j Status Kualitas Air NO 3 0,36 Baik (Kelas 2) PO 4 2,12 Cemar Ringan DO 1,26 Cemar Ringan COD 0,92 Baik (Kelas 2) BOD 3,40 Cemar Ringan TSS 17,24 Cemar Berat Tabel  -5: Indeks  Pencemaran  di  Stasiun  Gunung Sari Tahun 2018 Parameter PI j Status Kualitas Air NO 3 0,35 Baik (Kelas 2) PO 4 2,14 Cemar Ringan DO 1,26 Cemar Ringan COD 0,75 Baik (Kelas 2) BOD 3,45 Cemar Ringan TSS 17,08 Cemar Berat Tabel  -6: Indeks  Pencemaran  di  Stasiun  Gunung Sari Tahun 2019 Parameter PI j Status Kualitas Air NO 3 0,36 Baik (Kelas 2) PO 4 2,08 Cemar Ringan DO 1,27 Cemar Ringan COD 0,88 Baik (Kelas 2) BOD 3,37 Cemar Ringan TSS 16,16 Cemar Berat Tabel  -7: Indeks  Pencemaran  di  Stasiun  Gunung Sari Tahun 2020 Parameter PI j Status Kualitas Air NO 3 0,42 Baik (Kelas 2) PO 4 2,47 Cemar Ringan DO 1,44 Cemar Ringan COD 1,08 Cemar Ringan BOD 3,99 Cemar Ringan TSS 19,56 Cemar Berat Tabel  -8: Indeks  Pencemaran  di  Stasiun  Gunung Sari Tahun 2021 Parameter PI j Status Kualitas Air NO 3 0,42 Baik (Kelas 2) PO 4 2,38 Cemar Ringan DO 1,31 Cemar Ringan COD 1,04 Cemar Ringan BOD 3,83 Cemar Ringan TSS 22,14 Cemar Berat
Berdasarkan  Indeks  Pencemaran,  kualitas  air kali  Surabaya  (Stasiun  Monitoring  Gunung Sari)  dari  tahun  2017  sampai  2021,  diketahui bahwa  TSS mayoritas  dalam  kategori  tercemar berat  (HP),  sedangkan  untuk    BOD,  DO  dan PO4  mayoritas  dalam  kategori  tercemar ringan (LP); COD dan NO3 mayoritas dalam kategori aman  /  baik  (GC).  Jika  suatu  perairan ditemukan  kandungan  TSS  yang  tinggi,  maka itu  berarti  produktivitas  perairan  tersebut semakin  rendah.  Hal  ini  berkaitan  erat  dengan proses  fotosintesis  dan  respirasi  organisme  di perairan tersebut  (Winnarsih, 2016).

## KESIMPULAN
1. Berdasarkan hasil prediksi dengan menggunakan  sistem  dinamis (stella) untuk  tahun  2017-2021  diketahui  bahwa nilai  prediksi  kualitas  air  kali  Surabaya (stasiun  monitoring  bendungan  Gunung Sari)  DO,  BOD,  COD,  TSS  dan  PO 4 mayoritas diatas standar kecuali NO 3 .
2. Berdasarkan Indeks Pencemaran, kualitas  air  kali  Surabaya  (stasiun monitoring  bendungan  Gunung  Sari)
dari tahun 2017 sampai 2021. TSS dalam kategori  tercemar  berat;  BOD,  DO  dan PO 4 dalam  kategori  tercemar  ringan; COD dan NO 3 mayoritas dalam kategori aman

## DAFTAR PUSTAKA
Catherine,  VL  &amp;  H,  Mary  Helen.  (2018).
Studies  on  the  seasonal  variation  of water  quality  parameters  of  Manakudy estuarine  region,  South  West  coast  of
India. International Journal of ChemTech  Research ,  ISSN  :  0974-4290, Vol. 11, No. 02, pp : 394-398.
Chawla, P., Prashant, K., Manisha, S., Nitasha, H.,  C,  Ghansyam.  (2015). Prediction  of
Pollution  Potential  of  Indian  Rivers
Using  Empirical  Equation  Consisting  of
Water Quality Parameters. IEEE International Conference on Technological  Inovations  in  ICT  for Agriculture and Rural Development .
Effendi,  H.  2003.  Telaah  Kualitas  Air  Bagi
Pengelolaan Sumber Daya dan Lingkungan Perairan. Kanisius : Yogyakarta.
Effendi,  H.  (2016). River  water  quality preliminary  rapid  assessment  using pollution index. Procedia Environmental Sciences 33 ( 2016 ) 562 – 567.
Emamgholizadeh, S., H, Kashi., I, Marofpoor., E,  Zalaghi.  (2013). Prediction  of  Water Quality  Parameters  of  Karoon  (Iran)  by Artificial Intelligence-Based Models. International  Journal  of  environmental Science  and  Technology ,  ISSN  :  1735- 1472, DOI 10. 1007/s13762-013-0378-x.
Hermanto,  S.  2012. Menyelamatkan  Kali  Mas di Surabaya (Studi Tentang Pencemaran dan  Penanggulangannya ,  Tahun  1976- 2009).  Jurnal  Artikel  Ilmiah  Mahasiswa UNEJ.
Jagadeeswari,  B  &amp;  K,  Ramesh.  (2012).
Water  Quality  Index  For  Assessment  Of Water Quality In South Chennai Coastal Aquifer, Tamil Nadu, India. International Journal  of  ChemTech  Research ,  ISSN  : 0974-4290,  Vol.  04,  No.  04,  pp  :  1582- 1588.
Jena,  V.,  Satish,  D.,  Sapana,  G.  (2013).
Assessment  Of  Water  Quality  Index  Of Industrial  Area  Surface  Water  Samples. International  Journal  of  ChemTech Research ,  ISSN  :  0974-4290,  Vol.  05, No. 01, pp : 278-283.
Karamouz,  M.,  Akhbari,  M.,  Moridi,  A.,
Kerachian, R. (2006). A Syetem Dynamics-Based Conflict Resolution Model For River Water Quality Management .  Iran.  J.  Environ.  Health. Sci. Eng., Vol. 3, No. 3, pp. 147-160.
Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 115 tahun  2003  tentang  Pedoman  Penentuan Status Mutu Air.
Najah,  A.,  Ahmed,  E.,  Othman,  AK.,  Othman, J.  (2009). Prediction  of  Johor  River
Water Quality Parameters Using
Artificial  Neural  Networks .  European Journal  of  Scientific  Research,  ISSN 1450-216X, Vol. 28, No. 3, pp. 422-435.
PDAM  Surya  Sembada  Kota  Surabaya.  2019. Sejarah dan Status PDAM., Sitasi 22 Mei 2019).
Peraturan  Pemerintah  Republik  Indonesia No.82  tahun  2001  tentang  Pengelolaan
Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air.
Prasanna,  PR  &amp;  BK,  Ramesh.  (2013).
Analysis  Of  Water  Pollution  In  The Pazhayar River At Kanyakumari District . International  Journal  of  ChemTech Research,  ISSN  :  0974-4290,  Vol.  05, No. 03, pp : 1267-1280
Primadian,  D.,  Dirgahayu,  L.,  Rahmaniah,  M.,
Taufik,  Nur.  (2016). Pengembangan Model Sistem Dinamik Terhadap Ketersediaan  Air  Bersih  di  Kabupaten Kutai  timur  Provinsi  Kalimantan  Timur . Journal of Industrial Engineering
Management,  Vol.  1,  No.  2,  ISSN  : 2541-3090, Paper : 2503-1430.
Purnama,  S.  (2013). Penggunaan  Model Dinamik  dalam  Penentuan  Prioritas Konservasi  Air  Tanah  di  Kabupaten Bantul . Jurnal Teknik Lingkungan. ISSN
1411-318X, Vol. 14, Nomor. 2.
Puspitasari,  DE.  (2009). Dampak  Pencemaran Air  Terhadap  Kesehatan  Lingkungan Dalam  Perspektif  Hukum  Lingkungan
(Studi  Kasus  Sungai  Code  Kelurahan Wirogunan  Kecamatan Mergangsan  dan Kelurahan  Prawirodirjan  Kecamatan Gondomanan Yogyakarta ). Mimbar Hukum,  Vol.  21,  No.  1,  Halaman  23  –
34.
Razif,  M.,  Soemarno.,  Bagyo,  Y.,  Arief,  R.,
Satria, FP. (2015). Prediction of Wastewater  Fluctuation  in  Wastewater Treatment  Plant  by  a  System  Dynamic Simulation  Approach  :  a  Projection Model  of  Surabaya’s  Mall .  International Journal  of  ChemTech  Research,  ISSN  : 0974-4290,  Vol.  8,  No.  4,  pp  :  2009- 2018.
Razif, M & Satria, FP., (2015). The Fluctuation Impacts  of  BOD,  COD  and  TSS  in Surabaya’s  Rivers  to  Environmental Impact  Assessment  (EIA)  Sustainability on  Drinking  Water  treatment  Plant  in Surabaya  City .  International  Journal  of ChemTech Research, ISSN : 0974-4290, Vol. 8, No. 8, pp 143-151.
Razif,  M.,  Persada,  S.F.  (2015). An  evaluation of    Wastewater  Compounds  Behavior  to Determine  the  Environmental  Impact Assessment  (EIA) Wastewater  Treatment
Plant Technology Consideration: a Case on Surabaya Malls . International Journal of  ChemTech  Research  8(11)  pp  371- 376.
Razif, M., Persada, S.F. (2016). An Investigation  of  Water  Compounds Behavior  in  Drinking  Water  Treatment Technology  for  Environmental  Impact Assessment (EIA) Strategy : A Case Study on  Surabaya.  International  Journal  of ChemTech  Research,  ISSN:  0974-4290, Vol.9, No.05, pp 327-331.
Razif, M., Moesriatil, A., Nadlifatin, R. (2016).
A  System  Dynamics  Assessment  on  the Dispersion  of  Incinerator  Pollutant Emission  From  Environmental  Impact Assessment  (EIA)  Study:  A  Case  of Medical  Waste  in  Sidoarjo  Regency . International  Journal  of  ChemTech Research ,  ISSN:  0974-4290,  Vol.9, No.02, pp 249-256.
Razif,  M.,  Yuniarto,  A.,  Persada,  S.F.  (2018). Prediction  Water  River  Quality  Status With Dynamic System For Karangpilang Drinking  Water  Treatment  Plant  In
Surabaya City, Indonesia . EM
International ,  ISSN  0257–8050,  37  (2)  : 349-354.
Sagara,  MRN.,  Karnaningroem,  N.,  Supriyadi, BS, (2014). Model Prediksi Kualitas Air Di  Kali  Bokor  Surabaya  Menggunakan Metode  QUAL2KW. Seminar  Nasional 2014 – Waste Management II.
Suntoyo,  Yuniarto,  Ikhwania,  H.,  Zikraa,  M., Sukmasaria, N.A., Angraenia, G.,
Tanakab,  H.,  Umedab,  M.,  Kurec,  S. (2015). Modelling  of  the  COD,  TSS, Phosphate  and  Nitrate  Distribution  Due to  the  Sidoardjo  Mud  Flow  into  Porong River  Estuary .  Procedia  Earth  and Planetary Science 14 ( 2015 ) 144 – 151.
Suntoyo.,  Ikhwani,  H.,  Zikra,  M.,  Sukmasari,
NA.,  Angraeni,  G.,  Tanaka,  H.,  Umeda, M.,  Kure,  S.  (2015). Modelling  of  the COD,  TSS,  Phosphate  and  Nitrate Distribution  Due  to  the  Sidoarjo  Mud Flow  into  Porong  River  Estuary . Procedia  Earth  and  Planetary  Science, Vol. 14, Hal. 144-151.
Susetyo,  B.,  Gibtha,  FL,  (2017). Model Dinamis Pengelolaan Air Bersih
Terpadu  di  Kota  Bogor .  Jurnal  Krea-tif, Vol. 05, No. 01.
Triaji,  M.,  Risjani,  Y.,  Mahmudi,  M.  (2017). Analysis  of  Water  Quality  Status  In Porong  River,  Sidoarjo  By  Using  NSF- WQI  (Nasional  Sanitation  Foundation  –
Water Quality Index) Index. International  Journal  of  ChemTech Research ,  ISSN:  0974-4290,  Vol.10, No.4, pp 647-650.
Triatmodjo, B. 2008. Hidrologi Terapan . Beta Offset Yogyakarta : Yogyakarta.
Winnarsih,  Emiyarti,  La  Ode  A.A.  2016.
Distribusi Total Suspended Solid Permukaan  di  Perairan  Teluk  Kendari . Sapa Laut Mei 2016. Vol. 1 (2) 54-59.