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:
- Definisikan masalahnya. Potensi dampak air limbah apa yang ingin Anda identifikasi? Data apa yang sudah ada, seperti informasi spesifik lokasi mengenai infrastruktur air limbah?
- Lakukan pemantauan kualitas air yang ditargetkan dengan menggunakan proses yang memasukkan masukan dari para ahli jika memungkinkan (misalnya, lokasi mana yang harus dipantau, indikator apa yang menjadi fokus, bagaimana data akan dikumpulkan).
- Mengembangkan dan menerapkan studi lanjutan untuk membantu melacak sumber polusi.
- Analisis dan rangkum data untuk dikomunikasikan kepada mitra, pengambil 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 yang rendah dapat menunjukkan melimpahnya fitoplankton atau bakteri yang mengonsumsi oksigen. DO diukur menggunakan pengukur kualitas air multi-parameter—atau sonde—(berbiaya ~$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 laboratorium satelit (~$3,000 USD) atau laboratorium tradisional dan metode budidaya, seperti pengujian Enterolert (IDEXX) yang digunakan oleh Surfrider dengan biaya sekitar $11 USD/sampel.
Klorofil a adalah pigmen fotosintetik hijau utama yang ditemukan di semua tumbuhan termasuk alga fitoplanktonik dan proksi 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 data/pola kualitas air 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 (<$1,000 USD). Uji lapangan ini memerlukan sampel air bervolume kecil dan memberikan hasil dalam hitungan menit. Bagi manajer yang memiliki waktu atau anggaran terbatas untuk berkomitmen pada program pemantauan, ini adalah metode pertama yang dapat digunakan. Manajer mungkin mempertimbangkan batasan deteksi pada metode ini dan apakah metode tersebut sesuai di wilayah mereka. Misalnya, di perairan laut yang jernih, mungkin sulit untuk menangkap klorofil a memberi sinyal atau menggunakan disk Secchi.
Pengujian untuk Mendeteksi Perubahan Kualitas Air:
| 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 diketahui bahwa indikator-indikator ini tidak secara langsung menunjukkan pencemaran air limbah karena sumber atau faktor lain dapat berkontribusi terhadap perubahan tingkat pencemaran tersebut. Misalnya, nutrisi bisa berasal dari pertanian atau pembangunan dan bakteri indikator tinja juga bisa berasal dari hewan atau tanah.
Menelusuri Sumber Polusi
Mengidentifikasi keberadaan air limbah di laut sulit dilakukan dan bergantung pada berbagai pengujian 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.
Terdapat pengujian yang dapat memberikan pengukuran yang lebih spesifik dan mengidentifikasi kontaminan yang umumnya terkait dengan air limbah, namun pengujian tersebut seringkali mahal karena memerlukan akses ke mesin khusus yang mahal dan teknisi terlatih.
Pengujian untuk Melacak Sumber Polusi:
| 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 Sumber Daya untuk metodologi pemantauan kualitas air yang lebih rinci.
Contoh Program Pemantauan
- Hui O Ka Wai Ola di Maui, Hawaiʻi adalah program pengambilan sampel kualitas air yang memiliki misi untuk memperdalam pemahaman tentang kualitas air pesisir Maui melalui sains dan advokasi untuk mempercepat perubahan positif.
- Relawan mengumpulkan sampel air untuk melacak kekeruhan dan nitrat menggunakan metode EPA standar yang disetujui oleh Departemen Kesehatan Negara Bagian Hawaiʻi. Sampel dan data dikumpulkan oleh sukarelawan ilmuwan warga dan digunakan untuk pengambilan keputusan seputar standar kualitas air dan rencana pengelolaan.
- Data dari upaya pengambilan sampel lapangan dikonsolidasikan ke dalam basis data yang mendukung pemantauan berkelanjutan yang digunakan dalam analisis, untuk melacak kejadian polusi, dan untuk mengenali kualitas air dan tren terumbu karang dari waktu ke waktu.
- Tujuan dari Program Satuan Tugas Surfrider Bluewater adalah untuk meningkatkan kesadaran tentang masalah polusi lokal dan menyatukan masyarakat untuk menerapkan solusi.
- Ini mencakup 50 laboratorium yang dikelola cabang dan sukarelawan yang menguji kualitas air di pantai selancar termasuk di Hawaiʻi, Florida, dan Puerto Rico.
- Tes air mengukur bakteri indikator tinja (bakteri Enterococcus, yang berbeda dari program Maui yang menguji kekeruhan dan nitrat) dan menguji berbagai sumber polusi (pipa drainase, dll.) dan kemudian dibandingkan dengan standar kualitas air yang ditetapkan oleh EPA untuk melindungi kesehatan masyarakat di perairan rekreasi.
Data untuk Program Pemantauan
Alat pengukuran dan pelaporan yang inovatif dan hemat biaya diperlukan untuk membantu pengelola kelautan mengungkap masalah dan sumber pencemaran air limbah dengan cara yang tidak menggunakan banyak sumber daya. Data termasuk visualisasi dan pemodelan, penginderaan jarak jauh, dan citra spasial melengkapi upaya pemantauan pencemaran air limbah dan membantu menginformasikan tindakan pengelolaan. Model yang dibuat dengan menggunakan data lokal dapat sangat berguna dalam memprediksi kualitas air.
Alat-alat lain mengumpulkan data global mengenai pertumbuhan alga, peristiwa pemutihan karang, fluktuasi permukaan laut, dan potensi eutrofikasi, yang mempunyai penerapan dan relevansi lokal. Data yang tersedia untuk umum dapat digabungkan dengan data geografis lokal, seperti lokasi instalasi pengolahan air limbah, untuk memahami sumber polusi. Pengelola juga dapat menggabungkan data ini dengan pengujian lapangan dan laboratorium untuk memahami kondisi dasar, memprioritaskan pengujian pemantauan, dan mengidentifikasi kesenjangan data untuk mengukur perubahan kualitas air dengan lebih baik dari waktu ke waktu. Contoh platform data online/alat visualisasi ini, meliputi:
- Titik Tipping Laut, yang menyajikan ukuran kualitas air yang dapat diukur (seperti tingkat nitrogen dan fosfor) dengan kondisi terumbu karang 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 InVEST NDR, yang mengamati secara luas sumber nitrogen dan fosfor.
- Atlas Karang Allen, yang memanfaatkan citra satelit resolusi tinggi dan analisis canggih untuk memetakan terumbu karang dunia dengan detail yang belum pernah ada sebelumnya. Lapisan kekeruhan baru telah ditambahkan, yang dapat berguna untuk pemantauan kualitas air. Produk-produk ini mendukung ilmu pengetahuan, pengelolaan, konservasi, dan kebijakan terumbu karang di seluruh dunia.
Bagaimana Pemantauan Dapat Menginformasikan Peraturan Air Limbah
Peraturan dapat membantu mitigasi pencemaran air limbah, misalnya dengan menyediakan data mengenai ambang batas pencemaran. Penetapan peraturan daerah untuk mencegah zat pencemar yang terbawa air limbah mencapai ambang batas kemudian dapat dilaksanakan. Dengan menetapkan ambang batas polusi, masyarakat dapat menentukan dengan lebih baik kapan tindakan spesifik harus diambil, seperti menutup pantai untuk rekreasi atau mengeluarkan imbauan untuk merebus air. Namun, ketidakkonsistenan peraturan dapat menghadirkan tantangan yang kompleks bagi pengelola air limbah sehingga membuat ambang batas menjadi sulit untuk ditetapkan dan ditegakkan.
Beberapa alat telah diterapkan oleh Badan Perlindungan Lingkungan AS (EPA) untuk menetapkan ambang batas kontaminan untuk badan air dan kehidupan akuatik. Ambang batas yang umum digunakan adalah total beban harian maksimum, atau TMDL, yang membatasi jumlah kontaminan tertentu yang diizinkan masuk ke badan air. Hal ini terutama efektif untuk kontaminan air limbah yang berasal dari sumber nonpoint. Beberapa alat EPA tambahan mencakup lapisan data nutrisi (NPDAT), program pemodelan kualitas air (WASP), dan alat diagnostik untuk kerusakan biologis (CADDIS). Alat-alat ini dapat membantu pengelola untuk mengidentifikasi dan menegakkan ambang batas pencemaran air limbah.
Sumber
Bagaimana cara menguji kualitas air? Tes kimia untuk anggaran terbatas
Webinar Pemantauan Kualitas Air Ilmu Warga
US Coral Reef Task Force Watershed Partnership Initiative Indikator Prioritas Ekosistem
Panduan Penilaian dan Pemantauan Pencemaran di Ekosistem Pesisir
Lembar Fakta tentang Pendekatan untuk Menilai & Memantau Polusi Pesisir
Lembar Fakta tentang Metode Pengumpulan Data Kualitas Air In-Situ