## JURNAL ENVIROTEK

## ANALISIS DISTRIBUSI PENCEMARAN BIOLOGICAL OXYGEN

## DEMAND (BOD) DAN DISSOLVED OXYGEN (DO)
DENGAN METODE GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM (GIS) DAN STREETER PHELPS DI SEPANJANG KALI SURABAYA
Muhammad Rasich Nabil Adis 1 , Naniek Ratni Juliardi AR 1
1 Program Studi Teknik Lingkungan, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur Email: nanik_rjar@upnjatim.ac.id

## ABSTRAK
Kali  Surabaya  merupakan  sungai  dengan  kategori  kelas  II  yang  keberadaannya  berhulu  dari DAM  Lengkong  Mojokerto  dan  berhilir  di  DAM  Jagir  Surabaya.  Kali  Surabaya  mempunyai potensi  mendapatkan  pencemaran  dari  industri  di  sekitar,  karena  29%  pemanfaatan  lahan  di sekitar  Kali  Surabaya  adalah  kawasan  industri.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk mengetahui pola distribusi BOD dan DO menggunakan metode Geographic Information System (GIS) serta hubungannya dengan proses terjadinya self-purification di Kali Surabaya. Dari hasil penelitian,  didapatkan  bahwa  kandungan  BOD  di  Kali  Surabaya  melebihi  baku mutu  air  kelas II.  Berdasarkan  analisis  statistik  regresi,  didapatkan  bahwa  yang  paling  berpengaruh  terhadap kandungan  BOD  adalah  DO.  Semakin naik  nilai  DO,  debit,  dan  pH maka  semakin turun  nilai BOD. Namun apabila nilai suhu mengalami kenaikan maka nilai BOD juga semakin naik. Kali Surabaya  mempunyai  karakteristik  koefisien  deoksigenasi  sebesar  0.12  –  0.20  /hari  dan koefisien  reaerasi  sebesar  0.29  –  0.54  /hari.  Koefisien  tersebut  sangat  mempengaruhi perhitungan self-purification dengan  menggunakan  persamaan Streeter-Phelps .  Dengan  jarak 0.3 Km dari titik 1 ke titik 2 DO mengalami kenaikan sebesar 0.52 mg/lt. Sedangkan pada titik 9 ke titik 12 dengan jarak 1.2 Km mengalami kenaikan DO sebesar 0.80 mg/lt. Pada jarak yang lebih  panjang,  kemampuan self-purification yang  terjadi  akan  semakin  baik,  namun  dengan catatan tidak adanya lagi masukan kedalam sungai.
Kata Kunci: BOD, DO, GIS, Streeter-Phelps, Self-purification

## ABSTRACT
Surabaya River is a second class (class II) river that flows from DAM Lengkong Mojokerto to DAM  Jagir  Surabaya.  Surabaya  River  potentially  polluted  from  industries  around  it,  because 29% land around Surabaya River used for industrial area. The purpose of this study was to find out the BOD and DO distribution pattern using Geographic Information System (GIS) method and  its  relationship  with  self-purification  process  in  Surabaya  River.  From  the  research,  it found that the BOD value in Surabaya River is over the class II water quality standarts. Based on  regression  statistical  analysis,  it  found  that  the  most  affect  of  the  BOD  value  in  Surabaya River was DO. The higher flow discharge, DO, and pH values the lower BOD value. But if the temperature  value  increases,  the  BOD  value  also  increases  too.  Surabaya  River  has characteristics  deoxygenation  constant  value  (K 1 )  is  0.12  –  0.20  /day  and  the  reaeration constant  value  (K 2 )  is  0.29  –  0.54  /day.  This  constant  value  (K 1 and  K 2 )  greatly  affect  the Streeter-Phelps self-purification equation. With the distance of 0.3 Km from point 1 to point 2 DO  has  increased  by  0.52  mg/lt.  Whereas  at  point  9  to  point  12  with  the  distance  of  1.2  Km there is an increase in DO of 0.80 mg/lt. At longer distance, the ability of self-purification will be better if there will be no longer input into the river.
Keywords: BOD, DO, GIS, Streeter-Phelps, Self-Purification
JULIARDI AR)

## PENDAHULUAN
Kali Surabaya merupakan badan air kelas II  yang  peruntukannya  digunakan  untuk prasarana/sarana  rekreasi  air,  pembudidayaan ikan  air  tawar,  peternakan,  air  untuk  mengairi pertanaman,  dan  atau  peruntukan  lain  yang mempersyaratkan  mutu  air  yang  sama  dengan kegunaan tersebut berdasarkan Peraturan Gubernur Jawa Timur No. 61 Tahun 2010.
Kali Surabaya merupakan cabang sungai dari  Sungai  Brantas  yang  keberadaannya berhulu  dari  DAM  Lengkong  Mojokerto  dan berhilir  di  DAM  Jagir  Surabaya.  DAS  Kali Surabaya  digunakan  sebagai  bahan  baku  air minum  oleh  Perusahaan  Daerah  Air  Minum (PDAM), tepatnya di Karangpilang dan Ngagel (Fatnasari  &  Hermana,  2010).  Bahan  baku mutu air minum tentunya memerlukan persyaratan  yang  lebih  tinggi  dibandingkan baku  mutu  air  lainnya,  diantaranya  baku  mutu air  sungai  tersebut  semestinya  bebas  dari pencemaran air. Namun Kali Surabaya
mempunyai  potensi  mendapatkan  pencemaran dari industri di sekitar, karena 29% pemanfaatan  lahan  di  sekitar  Kali  Surabaya adalah  kawasan  industri  (Budiono &  Shofwan, 2017).  Bukti  bahwa  Kali  Surabaya  sudah melebihi  baku  mutu  adalah  berdasar  uji  yang dilakukan  oleh  Dinas  Lingkungan  Hidup (DLH)  Provinsi  Jawa  Timur  pada  tahun  2017, terdapat  beberapa  parameter  yang  nilainya melebihi baku mutu yang ditetapkan yaitu Total Suspended  Solid (TSS), Biological  Oxygen Demand (BOD), Chemical  Oxygen  Demand (COD), Fecal  Coliform ,  dan  pH  dengan  nilai TSS sebesar 203 mg/L, BOD sebesar 5.2 mg/L, COD  sebesar  35.2  mg/L, Fecal  Coliform sebanyak 4630 /1 L, dan pH sebesar 7.7.
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan  bahwa  pemetaan  menggunakan analisis
GIS dapat digunakan untuk memudahkan  dalam  menilai  pencemaran  air (El-Zeiny  &  El-Kafrawy,  2017).  Kemudian dalam  penelitian  lainnya  menyatakan  bahwa Nilai  DO  dan  BOD  mengalami  fluktuasi sehingga  kemampuan self-purification pada tiap  titik  berbeda-beda  dipengarui  oleh  kondisi hidrodinamika  serta  koefisien  penelitian  (Sani, 2017)
Pada penelitian analisis distribusi
pencemaran  ini,  parameter  utama  yang  diteliti adalah  BOD  dan  DO.  Analisis  pola  distibusi
BOD  dan  DO  akan  menggunakan  metode berbasis Geographical  Information  System (GIS)  dan  metode Streeter-Phelps .  Kemudian, metode Streeter-Phelps dapat  digunakan  untuk mengetahui defisit oksigen terlarut didalam air, hal  ini  berdasarkan  Kepmen-LH  No.110  tahun 2003,  Tentang  Pedoman  Penetapan  Daya Tampung Beban Pencemaran Air Pada Sumber Air, menyatakan bahwa metode Streeter-Phelps telah  teruji  untuk  mengetahui  defisit  oksigen terlarut  didalam  air.  Berdasarkan  penelitian, didapatkan bahwa metode Streeter-Phelps juga mampu  menunjukkan  potensi self-purification yang  disebabkan  oleh  adanya  interaksi  antara BOD dan DO (Hendrasarie, 2010).  Diharapkan dengan menggunakan GIS dan Streeter-Phelps , akan  tergambar  pola  distribusi  BOD  dan  DO, sehingga dapat mengetahui intensitas pengaruh aktivitas  di  sekitar  sungai  terhadap  kondisi kualitas  air  Kali  Surabaya,  serta  kemampuan self-purification aliran  air  sungai  dalam menanggulangi pencemaran.

## METODE PENELITIAN Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian  ini  dilakukan  di  DAS  Kali Surabaya segmen Kecamatan Driyorejo hingga Kecamatan Waru Gunung. Pengambilan sampel  air  dilakukan  pada  bulan  Maret  2019 saat  musim  penghujan  selama  tiga  hari  dalam satu  minggu  (Selasa  5  Maret,  Kamis  7  Maret, dan  Minggu  10  Maret)  pada  pagi  hari  pukul 08.00 - 10.00 WIB.
Gambar-1 : Wilayah Penelitian

## Parameter Uji
a. Jarak Pengambilan Sampel f. BOD b. Debit Sungai g. DO c. Kecepatan Aliran Sungai h. Suhu d. Lebar Sungai i. pH e. Kedalaman Sungai
JULIARDI AR)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pola  distribusi  BOD  dan  DO  di  Kali Surabaya melalui analisis GIS

## Gambar-2 : Distribusi BOD
Hasil distribusi BOD pada badan air Kali Surabaya,  menunjukkan  bahwa  nilai  BOD mempunyai kisaran diantara 11.33 mg/lt hingga 19mg/lt. Pada titik 1 hingga titik 2 kadar BOD mengalami penurunan hingga titik terendah dan menunjukkan  bahwa  pada  segmen  tersebut limbah  sudah  teroksidasi  dengan  baik  yang ditandai dengan adanya peningkatan kadar DO. Pada  titik  3  kadar  BOD  mengalami  kenaikan dikarenakan  adanya  masukan  limbah  kedalam badan  air,  diikuti  dengan  berkurangnya  kadar DO.  Pada  titik  4  kadar  BOD  mengalami penurunan  dan  menunjukkan  bahwa  limbah telah  teroksidasi  dengan  baik  dan  kadar  DO juga ikut meningkat.
Kadar  BOD  tidak  mengalami  perubahan hingga  titik  6,  hal  itu  berarti  tidak  adanya limbah  yang  masuk  kedalam  badan  air.  Pada titik  7  terus  mengalami  kenaikan  hingga mencapai puncaknya di titik 9, yang mengindikasikan  bahwa  limbah  yang  masuk kedalam air telah tercampur sempurna (Ramadhani  dkk.,  2016).  Pada  titik  10  hingga titik 11 mengalami penurunan karena pada titik tersebut  ada  penambahan  anak  sungai  (Kali Tengah) yang menyebabkan terjadinya pengenceran.  Kemudian  pada  titik  12  kadar BOD  kembali  naik  karena  adanya  masukan limbah.
Hasil  distribusi  DO  pada  badan  air  Kali Surabaya,  menunjukkan  bahwa  nilai  DO mempunyai  kisaran  diantara  3.50  mg/lt  hingga 4.91  mg/lt.  Pada  titik  1  hingga  titik  2 mengalami  kenaikan,  karena  suhu  pada  titik tersebut  juga  mengalami  penurunan.  Pada  titik 3  hingga  titik  4  konsentrasi  DO  mengalami penurunan tanpa adanya kesempatan reoksigenasi  diikuti  dengan  meningkatnya suhu.  Pada  titik  5  konsentrasi  DO  mengalami peningkatan, kemudian pada titik 6 konsentrasi DO  terus  mengalami  penurunan  hingga mencapai  nilai  terendah  di  titik  9,  karena  pada segmen  tersebut  terdapat  masukan  beban pencemar kedalam badan air dan mengakibatkan  kadar  limbah  semakin  pekat yang  dapat  menghambat  proses  pemasukan oksigen kedalam badan air.
Pada  titik  10  hingga  titik  12  mengalami kenaikan  yang  signifikan,  dikarenakan  pada titik  11  terjadi  penambahan  oksigen  dari  anak sungai  (Kali  Tengah).  Hal  ini  juga  didukung dengan jarak yang cukup sehingga terjadi difusi oksigen kedalam badan air.
Proses terjadinya penjernihan kembali (self- purification) di Kali Surabaya dengan metode Streeter-Phelps
Grafik-1 : Perbandingan DO Hitung dan DO Aktual
Dapat  dilihat  bahwa  trend  DO  hitung sama  dengan  trend  nilai  DO  aktual,  meskipun diantara  keduanya  memiliki  selisih.  Nilai  DO hitung  menunjukkan  nilai  yang  lebih  bagus dibandingkan  dengan  nilai  DO  aktual.  Hal  ini dikarenakan,  banyak  faktor  yang  tidak  ikut dihitung  dalam  persamaan Streeter-Phelps , seperti  faktor    kehilangan  oksigen  akibat sedimen  serta  faktor  respirasi  dan  fotosintesis makhuk  hidup  air  yang  dianggap  tidak  banyak berpengaruh  (Vandra  dkk.,  2016).  Pada  titik  3 hingga  titik  9  terjadi  penurunan  nilai  DO,  hal ini  disebabkan  oleh  adanya  input  pencemaran oleh industri yang berada di sekitarnya.
3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 DO TITIK SAMPLING DO AKTUAL DO HITUNG DO SAT
JULIARDI AR)
Pada  titik  2  dan  titik  9  hingga  titik  12 terjadi  kenaikan  nilai  DO.  Hal  ini  dikarenakan tidak  adanya  input  dari  industri,  serta  terjadi penambahan  nilai  DO  akibat  adanya  masukan dari Kali Tengah yang dapat menyebabkan DO pada  titik  tersebut  mengalami  kenaikan.  Ini membuktikan, bahwa sungai mempunyai kemampuan self-purification karena  adanya transfer  gas  dari  udara  kedalam  air  (reaerasi) yang  dipengaruhi  oleh  faktor  hidraulik  sungai sehingga  terjadi  arus  pada  sungai  dan bergejolaknya  permukaan  sungai.  Namun  nilai DO  hingga  titik  terakhir  belum  mencapai tingkat  saturasinya,  hal  ini  dikarenakan  masih terdapat masukan pencemaran kedalam sungai.
Berikut ini merupakan hasil penggambaran dari metode GIS antara nilai DO Aktual dan DO Hitung.
Gambar-4 : Hasil GIS Data DO Aktual
Gambar-5 : Hasil GIS Data DO Hitung
Pada  gambar  tersebut  dapat  dilihat bahwa  terdapat  perbedaan  nilai  antara  DO Aktual dengan DO Hitung. Hal ini dikarenakan, banyak  faktor  yang  tidak  ikut  dihitung  dalam persamaan Streeter-Phelps ,  seperti  faktor kehilangan oksigen akibat sedimen serta faktor respirasi  dan  fotosintesis  makhuk  hidup  air yang  dianggap  tidak  banyak  berpengaruh. Namun  secara  garis  besar,  baik  secara  aktual maupun  hitung, Gambar-5 menunjukkan
bahwa  DO  dapat  mengalami  proses self- purification .

## Grafik-2 : Perbandingan BOD Hitung dan BOD Aktual
Dapat  dilihat  bahwa  trend  BOD  hitung sama dengan trend nilai BOD aktual, meskipun diantara  keduanya  memiliki  selisih.  Pada  titik 3,  titik  6,  titik  7,  titik  8,  titik  9,  dan  titik  12 terjadi  kenaikan  konsentrasi  BOD  yang diakibatkan  oleh  adanya  masukan  dari  industri di  sekitar  sungai.  Hal  ini  dapat  terjadi  karena pencampuran  BOD  dari  industri  sekitar  yang mempunyai  konsentrasi  BOD  tinggi  dengan debit  sungai  yang  rendah,  sehingga  oksigen yang masuk kedalam badan air berkurang.
Pada  titik  9  hingga  titik  11,  nilai  BOD mengalami  penurunan  karena  pada  segmen tersebut  terdapat  masukan  dari  anak  sungai (Kali  Tengah)  yang  menyebabkan  terjadinya pengenceran.  Hal  ini  membuktikan  bahwa sungai mempunyai kemampuan self-
purification tanpa  treatment,  dengan  syarat transfer  oksigen  dari  atmosfir  kedalam  badan air yang cukup (Moersidik, 2015).
Gambar-6 : Hasil GIS Data BOD Aktual 10.00 15.00 20.00 25.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 BO D TITIK SAMPLING BOD AKTUAL BOD HITUNG
JULIARDI AR)
Gambar-7 : Hasil GIS Data BOD Hitung
Dapat  dilihat  bahwa  terdapat  perbedaan nilai  antara  BOD  Aktual  dengan  BOD  Hitung. Hal  ini  sering  terjadi  karena  banyak  faktor alami didalam sungai yang tidak diperhitungkan  dalam  perhitungan  matematis, seperti  pengaruh  dari  yang  bukan  masukan bahan pencemar, jenis kandungan organik, dan bakteri  pengurai  (Vandra  dkk.,  2016).  Naik turunnya nilai BOD di perairan juga dipengaruhi  oleh  nilai  DO,  yang  berhubungan dengan  proses  terjadinya self-purification pada air sungai.
Pada  penelitian  ini,  dilakukan  uji perkiraan  kesalahan  ( estimated  error )  dan  uji beda  ( t-test )  untuk  mengetahui  interaksi  antara nilai  konsentrasi  DO  dan  BOD  aktual  dengan hitungan.
Grafik-3 : Perkiraan Error DO
Grafik-4 : Perkiraan Error BOD
Berdasarkan hasil ujiperkiraan kesalahan ( estimated  error )  yang  telah  dilakukan,  dapat diketahui bahwa nilai DO antara aktual dengan
hitung,  mempunyai  nilai  perkiraan  kesalahan sebesar 0.3. Kemudian nilai BOD antara aktual dengan  hitung,  mempunyai  nilai  rata-rata perkiraan  kesalahan  sebesar  1.6.  Perkiraan kesalahan  BOD  mempunyai  hasil  yang  lebih besar  jika  dibandingkan  dengan  DO.  Hal  ini dikarenakan,  mungkin  adanya  tambahan  input lain kedalam sungai yang tidak tergambarkan.
Selain  melalui  uji  perkiraan  kesalahan, juga  dilakukan  uji  beda.  Uji  beda  ( t-test ) dilakukan  untuk  mengetahui  apakah  antara kedua data memiliki perbedaan yang signifikan atau  tidak.  Berdasarkan  uji  yang  telah dilakukan, dapat diketahui bahwa nilai DO dan BOD  antara  aktual  dengan  hitung,  tidak mempunyai  perbedaan  yang  signifikan.  Hal tersebut  dikarenakan P-Value yang  didapatkan sebesar 0.106 dan 0.129 yang berarti lebih dari 5%.

## KESIMPULAN
1. Pola  distribusi  BOD  dan  DO  di  Kali Surabaya  melalui  analisis  GIS  dapat digambarkan  pada  peta.  Pada  peta  tersebut, diperoleh  bahwa  pada  titik  9  memiliki  nilai BOD  yang  paling  tinggi  dan  nilai  DO  pada titik  tersebut  juga  paling  rendah.Hal  itu dapat  dilihat  pada  analisis  regresi  yang menunjukkan bahwa parameter BOD sangat dipengaruhi  oleh  parameter  DO.  Selain  itu juga dipengaruhi oleh input dari perusahaan yang  berada  di  sekitar  Kali  Surabaya. Berdasarkan  penelitian,  pada  semua  titik sampling memiliki nilai BOD yang melebihi baku  mutu  air  kelas  II  dengan  nilai maksimal 3 mg/lt.
2. Proses self-purification di  Kali  Surabaya, terjadi pada titik 1 hingga titik 2 dan titik 9 hingga  titik  12,  hal  ini  ditandai  dengan peningkatan  DO  di  titik  tersebut.  Selain  itu proses self-purification dipengaruhi panjang pendeknya  jarak,  semakin  panjang  jarak sungai  tanpa  ada  masukan  lain  ke  sungai, akan  menyebabkan  DO  semakin  tinggi. Namun  berdasarkan  fase  prosesnya,  proses self-purification yang terjadi belum sempurna karena belum mencapai fase akhir (zona pemulihan).
3. Setelah dianalisis menggunakan Uji
Perkiraan Kesalahan dan Uji T-test . Didapatkan  bahwa  penerapan  persamaan Streeter-Phelps jika  dibandingkan  dengan hasil  aktualnya  didapatkan  masing-masing nilai rata-rata kesalahan sebesar 0.3 dan 1.6.
0.0 0.5 1.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 P er k ir aa n E rr o r Titik ERROR DO 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 P er k ir aa n E rr o r Titik ERROR BOD
JULIARDI AR)
envirotek.upnjatim.ac.id
Sedangkan  untuk  hasil  uji  beda,  didapatkan P- value untuk  parameter  DO  dan  BOD  sebesar 0.106  dan  0.129 . Apabila P-value >5%,  hal tersebut  menunjukkan  bahwa tidak ada perbedaan  yang  signifikan  antara  nilai  aktual dan nilai perhitungan.

## DAFTAR PUSTAKA
Budiono, S., & Shofwan, M. (2017). Pemanfaatan  Lahan  Sempadan  Sungai Berbasis SIG (Sistem Informasi
Geografis). WAKTU, 15 (1), 70-78.
El-Zeiny,  A.,  &  El-Kafrawy,  S.  (2017).
Assessment  of  water  pollution  induced by  human  activities  in  Burullus  Lake using  Landsat  8  operational  land imager and GIS. The Egyptian Journal of  Remote  Sensing  and  Space  Science, 20 ,
S49-S56. doi:https://doi.org/10.1016/j.ejrs.2016. 10.002 Fatnasari,  H.,  &  Hermana,  J.  (2010). Strategi Pengelolaan  Air  Limbah  Permukiman di  Bantaran  Kali  Surabaya. Paper presented  at  the  Prosiding  Seminar Nasional Manajemen Teknologi XI. Hendrasarie,  N.  (2010).  Kemampuan  Self- purification  Kali  Surabaya,  Ditinjau Dari  Parameter  Organik  Berdasarkan
Model Matematis Kualitas Air. Envirotek: Jurnal Ilmiah Teknik
Lingkungan, 2 (1), 1-11. Moersidik,  S.  (2015). Load  Capacity  Study  Of Ciliwung Watershed .
Pemerintah Indonesia. (2010). Peraturan Gubernur  Jawa  Timur  No.  61  Tahun 2010  tentang  Penetapan  Kelas  Air dalam  Air  Sungai.  Berita  Daerah Provinsi  Jawa  Timur  pada  tahun  2010
No.52. Surabaya.
Pemerintah  Indonesia.  (2003).  Keputusan
Menteri  Lingkungan  Hidup  No.  110 tahun 2003
tentang
Pedoman
Penentuan  Kapasitas  Beban  Polusi  Air dalam Sumber Daya Air. Lembaran RI
2003 No.110. Jakarta. Ramadhani,  E.,  Anna,  A.  N.,  &  Cholil,  M. (2016). Analisis  Pencemaran  Kualitas Air  Sungai  Bengawan  Solo  Akibat Limbah Industri di Kecamatan
Kebakkramat Kabupaten Karanganyar. Universitas Muhammadiyah Surakarta. Sani,  D.  A.  (2017). Identifikasi  Beban Pencemar  Organik  Sungai  Segmen
Karangpilang  -  Gunungsari  dengan Model  Streeter  Phelps. Universitas Pembangunan Nasional "Veteran" Jawa Timur, Surabaya.
Vandra,  B.,  Sudarno,  S.,  &  Nugraha,  W.  D.
(2016).  Studi  Analisis  Kemampuan Self-purification  Pada  Sungai  Progo Ditinjau  Dari  Parameter  Biological Oxygen  Demand  (Bod)  Dan  Dissolved Oxygen  (Do)(Studi  Kasus:  Buangan (Outlet)  Industri  Tahu  Skala  Rumahan Kecamatan  Lendah  Kabupaten  Kulon Progo,  Provinsi  Daer. Jurnal  Teknik Lingkungan, 5 (4), 1-8.