Pemantauan Kualitas Air
Untuk memahami apakah pencemaran air limbah berdampak pada lingkungan tertentu atau menetapkan sumber dan tingkat masalah, penting bagi pengelola untuk menetapkan kondisi dasar dan menyusun program pemantauan. Bahkan proyek pengambilan sampel terkecil mendapat manfaat dari perencanaan yang cermat untuk mengidentifikasi masalah, menentukan metode yang jelas dan langkah-langkah jaminan kualitas, dan mempertimbangkan pemrosesan data dan rencana komunikasi.
Tahapan kunci dalam program kualitas air adalah:
- Tentukan masalahnya. Potensi dampak air limbah apa yang ingin Anda identifikasi? Data apa yang sudah ada, seperti informasi spesifik lokasi tentang infrastruktur air limbah?
- Melakukan pemantauan kualitas air yang ditargetkan untuk kualitas air menggunakan proses yang menggabungkan masukan dari para ahli jika memungkinkan (misalnya, lokasi mana yang akan dipantau, indikator apa yang menjadi fokus, bagaimana data akan dikumpulkan)
- Kembangkan dan terapkan studi lanjutan untuk membantu melacak sumber polusi
- Analisis dan rangkum data untuk komunikasi dengan mitra, pembuat keputusan, dan pemangku kepentingan penting lainnya, dengan mengingat data apa yang menarik bagi audiens Anda
- Gunakan informasi untuk memandu proses perencanaan atau tindakan manajemen.
Daftarkan diri kami secara gratis dan mandiri Kursus Online Polusi Air Limbah untuk mempelajari lebih lanjut tentang tahapan kunci ini.
Untuk mendeteksi perubahan kualitas air yang terkait dengan air limbah, pengelola terumbu karang harus mempertimbangkan untuk mengukur indikator berikut:
Nitrogen dan fosfor, nutrisi penting untuk tanaman dan hewan, adalah indikator umum nutrisi. Sumber nitrogen termasuk pembuangan pabrik pengolahan air limbah, limpasan dari rumput dan lahan pertanian yang dibuahi, tangki septik dan sistem septik yang gagal, limpasan dari kotoran hewan dan area penyimpanan, dan limbah industri yang mengandung inhibitor korosi. Ukuran umum nitrogen dan fosfor meliputi: Nitrogen Total (semua bentuk nitrogen organik dan anorganik, terlarut dan partikulat yang ditemukan dalam sampel), amonia, nitrat, nitrit, dan Total Fosfor (semua bentuk fosfor).
Terakhir, silikat adalah ukuran kimia penting yang merupakan ciri khas air tanah. Silikat tinggi menunjukkan sumber air tawar. Silikat biasanya diukur di laboratorium bersama dengan nitrat dan fosfat. Indikator ini dapat diukur dengan autoanalyzer atau fasilitas lab seharga ~$50 USD/sampel.
Salinitas dapat diukur dengan murah menggunakan refraktometer, dan suhu dengan sensor portabel. Salinitas mungkin sangat berguna ketika mengidentifikasi situs untuk pemantauan jangka panjang.
Dissolved Oxygen (DO) merupakan parameter penting dalam menilai kualitas air karena pengaruhnya terhadap organisme laut.
DO rendah dapat menunjukkan kelimpahan fitoplankton atau bakteri yang mengkonsumsi oksigen. DO diukur menggunakan pengukur kualitas air multi-parameter yang terkalibrasi – atau sonde – (dengan biaya ~$1,000-$15,000 USD).
Kekeruhan—tes kunci kejernihan air yang mungkin dipengaruhi oleh fitoplankton—biasanya dinilai menggunakan piringan Secchi untuk mengukur kedalaman penetrasi sinar matahari.
Metode digital portabel lainnya, seperti pengukur konduktivitas dan pengukur kekeruhan meningkatkan kemampuan untuk mengumpulkan data secara real time tetapi memerlukan pemeliharaan dan kalibrasi.
Bakteri indikator tinja (FIB) dari kotoran manusia seperti: E. coli, Enterococcus, atau C.perfringens dapat digunakan untuk mengidentifikasi air limbah. Uji lapangan sederhana telah dikembangkan untuk menguji FIB dalam air. Salah satu contohnya adalah di kasus pedesaan Tanzania di mana tes hidrogen sulfida diberikan kepada 433 rumah tangga, memungkinkan mereka untuk memantau sumber air mereka sendiri dan membuat pilihan berdasarkan informasi tentang keamanan dan pengolahan air. Sayangnya bagi pengelola kelautan, di wilayah pesisir konsentrasi bakteri biasanya terlalu rendah untuk uji lapangan semacam ini dan analisis laboratorium diperlukan untuk mendeteksinya.
Pilihan lainnya adalah mengumpulkan sampel air dan melakukan pengujian FIB menggunakan lab satelit (~$3,000 USD) atau lab tradisional dan metode kultur, seperti uji Enterolert (IDEXX) yang digunakan oleh Surfrider dengan biaya sekitar $11 USD per sampel.
Klorofil a adalah pigmen fotosintesis hijau utama yang ditemukan di semua tanaman termasuk alga fitoplanktonik dan proksi untuk produsen primer planktonik. Konsentrasi klorofil a di perairan terumbu karang merupakan indikator kelimpahan dan biomassa fitoplankton yang merupakan sumber makanan langsung atau tidak langsung bagi sebagian besar hewan laut. Klorofil rendah a tingkat menunjukkan kondisi air yang baik. Namun, itu adalah persistensi jangka panjang dari tingkat tinggi yang menjadi masalah, jadi klorofil a harus dipantau setidaknya setiap bulan untuk mengukur perubahan musiman dalam biomassa fitoplankton. Klorofil a dapat diukur dengan filtrasi dan peralatan lab dan jika dikirim ke lab, biayanya ~$20 USD/sampel.
Data ini dapat mengidentifikasi pola dan perubahan besar jika dikumpulkan selama bertahun-tahun. Pengelola dapat menggunakan informasi ini untuk mulai mengkorelasikan dengan pola kesehatan karang dan persentase tutupan karang. Indikator-indikator ini juga relatif hemat biaya. Ada beberapa uji lapangan yang dapat dilakukan dengan perangkat portabel atau perangkat genggam yang relatif murah (<$1000 USD). Tes lapangan ini membutuhkan sampel air volume kecil dan memberikan hasil dalam beberapa menit. Bagi manajer dengan waktu atau anggaran terbatas untuk berkomitmen pada program pemantauan, ini adalah metode pertama yang dapat digunakan. Manajer mungkin mempertimbangkan apa batasan deteksi untuk metode ini dan apakah metode tersebut sesuai di wilayah mereka. Misalnya, di perairan laut yang jernih, mungkin sulit untuk menangkap sinyal klorofil atau menggunakan piringan Secchi.
| INDIKATOR | METODE / BAHAN UJI |
|---|---|
| Klorofil a | Pengukur klorofil |
| DO (oksigen terlarut) | Pengukuran sensor atau kalorimeter |
| Total Dissolved Solids (TDS) atau Kekeruhan | Secchi disk, pengukur kekeruhan, atau sensor |
Penting untuk mengetahui bahwa indikator ini tidak secara langsung menandakan polusi air limbah karena sumber atau faktor lain dapat berkontribusi pada tingkat yang dimodifikasi. Misalnya, nutrisi bisa dari pertanian atau pembangunan dan bakteri indikator tinja juga bisa berasal dari hewan atau tanah.
Melacak Sumber Polusi
Mengidentifikasi keberadaan air limbah di laut itu sulit dan bergantung pada beberapa tes untuk mengidentifikasi berbagai kontaminan yang biasa ditemukan dalam air limbah. Pengujian yang lebih canggih yang mengukur isotop nitrogen dan kontaminan yang berasal dari manusia seperti obat-obatan dan senyawa limbah organik, seperti metabolit deterjen atau bahan tambahan makanan, dapat membantu memastikan air limbah dan sumbernya. Daftar di Kursus Online Polusi Air Limbah untuk mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana berbagai jenis pelacak kimia dapat digunakan untuk lebih memahami dari mana konsentrasi nutrisi yang tinggi berasal.
Tes ini dapat memberikan pengukuran yang lebih spesifik dan mengidentifikasi kontaminan yang lebih umum terkait dengan air limbah tetapi seringkali mahal untuk dijalankan karena memerlukan akses ke mesin khusus yang mahal dan teknisi terlatih.
| INDIKATOR | METODE UJI |
|---|---|
| kafein | Spektrometri massa |
| DNA | Tes laboratorium (eDNA qPCR atau kuantifikasi fluoresensi) |
| Farmasi | ELISA, bioassay |
| Pengganggu Endokrin (misalnya, estrogen) | Spektrometri massa, bioassay (paparan ikan atau kultur jaringan) |
| Bakteri (E. coli, E. faecalis, C. perfringens) | Pengukuran kuantifikasi dengan jumlah pelat heterotrofik, microarray, atau qPCR |
| Logam | Spektrometri massa |
| Isotop Nitrogen | Spektrometri massa |
| Sterol | Spektrometri massa |
| Sucralose | Spektrometri massa |
Sampel air diambil di lapangan dan seringkali membutuhkan volume besar yang harus dikonsentrasikan untuk melakukan analisis. Jika laboratorium tidak dekat, sampel dapat dikirim, tetapi suhu, waktu, dan biaya semuanya terbatas. Direkomendasikan agar para manajer bekerja untuk menciptakan kolaborasi atau kemitraan dengan universitas lokal, yang sering kali bersemangat untuk meminta siswa mengerjakan masalah kehidupan nyata, dan dapat membantu mengimbangi biaya analisis sampel dan analisis data dengan dana hibah. Setiap indikator kualitas air berkontribusi pada pemahaman kita tentang polutan apa yang ada di air kita. Strategi pemantauan dan analisis yang mengkompilasi pengukuran beberapa indikator, dikombinasikan dengan pemetaan lokasi pembuangan, dapat lebih akurat menentukan jenis dan sumber pencemaran air limbah.
Lihat bagian Sumberdaya untuk metodologi pemantauan kualitas air yang lebih rinci bagi para praktisi.
Kualitas air yang buruk di lepas pantai Maui. Foto © Bill Rathfon untuk Hui O Ka Wai Ola (Asosiasi Air Hidup), kemitraan dari The Nature Conservancy
Sumber Daya dan Alat untuk Program Pemantauan
Upaya visualisasi dan pemodelan data, penginderaan jauh, dan citra spasial melengkapi upaya pemantauan polusi air limbah dan membantu menginformasikan tindakan pengelolaan. Model yang dibuat menggunakan data lokal dapat memprediksi kualitas air.
Alat lain mengumpulkan data global tentang mekarnya alga, peristiwa pemutihan karang, fluktuasi permukaan laut, dan potensi eutrofikasi, yang memiliki aplikasi dan relevansi lokal. Ini data yang tersedia untuk umum dapat dikombinasikan dengan data geografis lokal, seperti lokasi instalasi pengolahan air limbah, untuk memahami sumber polusi. Manajer juga dapat menggabungkan data ini dengan uji lapangan dan laboratorium untuk memahami kondisi dasar, memprioritaskan uji pemantauan, dan mengidentifikasi kesenjangan data untuk mengukur perubahan kualitas air dengan lebih baik dari waktu ke waktu.
- Pulihkan Kartu Laporan Pantai NowCast Bay, adalah model untuk memprediksi kualitas air pantai di California, AS, dan meningkatkan kesadaran publik tentang peristiwa kontaminasi.
- Titik Tipping Laut menyajikan ukuran kualitas air yang dapat diukur (seperti tingkat nitrogen dan fosfor) dengan kondisi terumbu yang diamati dalam peta interaktif. Alat ini menyediakan kumpulan data untuk Kepulauan Hawaii dan mendukung tindakan pengelolaan untuk melindungi ekosistem terumbu karang. Ini juga mencakup lapisan nutrisi yang dibuat menggunakan model NDR InVEST, yang melihat secara luas sumber nitrogen dan fosfor.
- Indeks Kesehatan Laut menyajikan skor kesehatan laut global berdasarkan ancaman dan ketahanan. Lapisan data khusus untuk pencemaran air limbah laut sedang dikembangkan dan akan berguna untuk analisis data dan evaluasi dampak pencemaran air limbah.
- Atlas Karang Allen menggunakan citra satelit resolusi tinggi dan analitik canggih untuk memetakan terumbu karang dunia dengan detail yang belum pernah ada sebelumnya. Produk-produk ini mendukung ilmu pengetahuan, pengelolaan, konservasi, dan kebijakan terumbu karang di seluruh planet ini. (Produk suhu permukaan laut NOAA Coral Reef Watch termasuk dalam Atlas.)
Pengukuran lapangan kualitas air oleh ilmuwan warga Hui O Ka Wai Ola. Foto © Bill Rathfon
Masih diperlukan alat pengukuran dan pelaporan yang inovatif dan hemat biaya untuk mengidentifikasi polusi limbah. Itu Indeks Kesehatan Laut adalah proyek yang dilakukan oleh NCEAS yang menyajikan skor kesehatan laut berdasarkan ancaman dan ketahanan. Lapisan data khusus untuk pencemaran limbah di laut sedang dalam pengembangan dan akan berguna untuk analisis data dan evaluasi multisalar tentang dampak pencemaran limbah.
Limbah yang menggelembung tembusan. Foto © Matthew Chatfield</