KONSENTRASI LOGAM BERAT Pb, Cd, Cu, Zn dan POLA SEBARANNYA DI MUARA BANJIR KANAL BARAT, SEMARANG LILIK MASLUKAH

Transkripsi

1 KONSENTRASI LOGAM BERAT Pb, Cd, Cu, Zn dan POLA SEBARANNYA DI MUARA BANJIR KANAL BARAT, SEMARANG LILIK MASLUKAH SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2006

2 PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul Konsentrasi Logam Berat Pb, Cd, Cu, Zn dan Pola Sebarannya di Muara Banjir Kanal Barat, Semarang adalah karya saya sendiri dengan arahan komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Bogor, Ju li 2006 Lilik Maslukah NIM C

3 ABSTRAK LILIK MASLUKAH. Konsentrasi Logam Berat Pb, Cd, Cu, Zn dan Pola Sebarannya di Muara Banjir Kanal Barat, Semarang. Dibimbing oleh TRI PRARTONO dan I WAYAN NURJAYA. Estuari merupakan daerah pertemuan air tawar dan air laut, yang mempunyai sifat fisik dan kimia berbeda. Tingkat percampuran air tawar dan air laut ini sangat dipengaruhi oleh keadaan pasut dan debit sungai. Logam berat yang masuk ke estuari akan mengalami proses pengenceran; adsorpsi oleh partikel yang diikuti proses flokulasi; desorbsi; dan proses pengendapan. Proses adsorpsi terjadi karena kereaktifan logam terhadap bahan organik terlarut dan oleh adanya ikatan permukaan pada partikel. Bahan organik terlarut tersebut terikat oleh partikel. Dengan bertambahnya nilai salinitas, kekuatan tarik menarik antar partikel semakin kuat dan terbentuk agregat yang lebih besar (floc). Pada saat arus lemah, agregat ini akan mengendap di dasar. Adanya proses adsorpsi di estuari mengakibatkan logam terlarut mengalami proses removal dan menambah konsentrasi logam dalam sedimen. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan konsentrasi logam terlarut, logam dalam seston dan logam dalam sedimen di sepanjang muara sungai; menentukan pola sebaran logam terlarut ditinjau dari nilai sebaran salinitas serta hubungan antara TSS dengan konsentrasi logam terlarut. Analisis pola sebaran logam berat terlarut dengan nilai salinitas menggunakan mixing graph. Hasil analisa laboratorium menunjukkan bahwa logam terlarut Pb berkisar antara ppm, Cd tidak terdeteksi atau konsentrasinya < 0,001 ppm, Cu berkisar antara ppm, dan Zn berkisar antara ppm; logam Pb dalam sedimen berkisar antara 4,14 13,93 ppm, logam Cd berkisar antara 0,006 0,117 ppm, logam Cu berkisar antara 30,54 55,09 ppm dan logam Zn berkisar antara 94,11 183,39 ppm; logam dalam seston untuk Pb berkisar antara 10,56 30,56 ppm, Cd berkisar antara 4,21 20,62 ppm, Cu berkisar antara 13,33 97,83 ppm, dan Zn berkisar antara 48,33 226,27 ppm. Hasil analisis menunjukkan bahwa logam Pb terlarut mengalami kenaikan dengan bertambahnya nilai salinitas, sedangkan Cu dan Zn mengalami penurunan dengan bertambahnya nilai salinitas. Logam Pb, Cu dan Zn terlarut di Estuari Banjir Kanal Barat, mengalami removal pada salinitas antara / 00. Padatan tersuspensi mempengaruhi konsentrasi logam Pb, Cu, dan Zn terlarut dalam perairan.

4 Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2006 Hak cipta dilindungi Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apapun baik cetak, fotocopi, mikrofilm dan sebagainya

5 KONSENTRASI LOGAM BERAT Pb, Cd, Cu, Zn dan POLA SEBARANNYA DI MUARA BANJIR KANAL BARAT, SEMARANG OLEH LILIK MASLUKAH Tesis Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Ilmu Kelautan SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2006

6 Judul Tesis : Konsentrasi Logam Berat Pb, Cd, Cu, Zn dan Pola Sebarannya di Muara Banjir Kanal Barat, Semarang Nama : Lilik Maslukah NRP : C Disetujui Komisi Pembimbing Dr. Ir. Tri Prartono, M.Sc Ketua Dr. Ir. I Wayan Nurjaya, M.Sc Anggota Diketahui Ketua Program Studi Ilmu Kelautan Dekan Sekolah Pascasarjana Dr. Ir. Djisman Manurung, M.Sc Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, MS Tanggal Ujian : 22 Juni 2006 Tanggal Lulus :

7 PRAKATA Alhamdulillah, segala puji dan syukur senantiasa buat Allah SWT atas segala limpahan karunia, rahmat dan hidayahnya-nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Tesis yang berjudul Konsentrasi Logam Pb, Cd, Cu, Zn dan Pola Sebarannya di Muara Banjir Kanal Barat, Semarang ini merupakan karya kecil yang kehadirannya diharapkan dapat memberikan sumbangan bagi ilmu pengetahuan. Pada kesempatan kali ini, terimakasih dan penghargaan setinggi-tingginya ingin penulis sampaikan kepada mereka yang telah berperan serta: 1. Bapak Dr. Ir. Tri Prartono, M.Sc dan Bapak Dr. Ir. I Wayan Nurjaya, M.Sc selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan banyak waktu dan dengan sabar memberikan bimbingan, arahan serta saran selama penyusunan tesis. Bapak Dr. Ir. Harpasis S. Sanusi, M.Sc, selaku dosen penguji luar komisi atas saran dan masukannya. 2. Orang-orang terkasih dalam hidup ini: Suamiku, Nasiruddin dan Anakku (Zuba dan Rafif), trimakasih untuk kehangatan cinta, dukungan, pengorbanan dan doa tiada henti. Keluarga di Pati (Bapak, Ibu, dan adik ). 3. Bapak Razak, Ibu Endang, mba Teri, serta mas Budi, yang telah membantu penulis selama di lapangan dan analisa di Lab oratorium P 3 O-LIPI, Jakarta. 4. Rekan-rekan IKL (Bahar, Wieke, Era, kak Rosa, Nana, mas Karyo, dan rekan lainnya), terimakasih atas persahabatan dan kerjasamanya selama ini. Tesis ini masih jauh dari kesempurnaan, karenanya kritik dan saran sangat diharapkan demi kesempurnaan di masa datang. Semoga tesis ini bermanfaat. Bogor, Juli 2006 Lilik Maslukah

8 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Pati pada tanggal 9 September 1975 dari Ayahanda Fakih dan Ibunda Mualamah. Penulis merupakan putri pertama dari tiga bersaudara. Pendidikan dasar diselesaikan di SD Negeri 01 Purwokerto pada tahun 1987, dilanjutkan ke Sekolah Menengah Pertama Negeri 01 Tayu Kabupaten Pati dan menyelesaikannya pada tahun Sekolah lanjutan tingkat atas diselesaikan di Sekolah Menengah Atas Negeri, Kabupaten Pati pada tahun Pada tahun yang sama melalui jalur PSSB, penulis diterima di Program Studi Ilmu Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Universitas Diponegoro, Semarang dan lulus tahun Tahun 1999, penulis diterima sebagai staf pengajar di Jurusan Ilmu Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan. Bulan September 2003, penulis melanjutkan pendidikan ke Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor Program Studi Ilmu Kelautan dengan biaya dari BPPS.

9 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL... ix DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... PENDAHULUAN Latar Belakang... Perumusan Masalah... Tujuan dan Manfaat Penelitian... TINJAUAN PUSTAKA Hidrodinamika Perairan Estuari... Sedimen Estuari... Logam Berat di Estuari... Tingkah Laku Logam Pb, Cd, Cu dan Zn... Material Padatan Tersuspensi di Estuari... Proses-proses yang Terjadi di Estuari... Nasib Logam Berat setelah Memasuki Perairan... Kualitas Perairan Estuari... Salinitas... Derajat Keasaman... Oksigen Terlarut... Bahan Organik... METODE PENELITIAN Waktu dan Lokasi Penelitian... Alat dan Bahan Penelitian... Teknik Pengumpulan Data... Analisis Data... HASIL DAN PEMBAHASAN Konsentras i Logam Pb, Cd, Cu dan Zn Terlarut... Konsentrasi Logam Pb, Cd, Cu dan Zn dalam Sedimen... Konsentrasi Logam Pb, Cd, Cu dan Zn dalam Seston... Pola Sebaran Logam Pb, Cd, Cu dan Zn dalam Seston dan Sedimen Kapasitas Adsorpsi Logam Pb, Cd, Cu dan Zn... Kondisi Pasang Surut... Tipe Estuari... Kedalaman... Kecepatan dan Arah Arus... x xi

10 Halaman Kualitas Air... Total Padatan Tersuspensi... Oksigen Terlarut... Bahan Organik Total... Derajat Keasaman... Kualitas Sedimen... Fraksi Sedimen... Bahan Organik Sedimen... Laju Sedimentasi... Debit Sungai... Keadaan Cuaca Bulan September... Konsentrasi Logam Berat yang Masuk Ke Laut... Pembahasan... Pola Sebaran Logam Pb Terlarut terhadap Salinitas dan TSS... Pola Sebaran Logam Cu Terlarut terhadap Salinitas dan TSS... Pola Sebaran Logam Zn Terlarut terhadap Salinitas dan TSS... KESIMPULAN Simpulan... Saran... DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

11 DAFTAR TABEL Halaman 1. Kecepatan endap beberapa tipe sedimen Kadar normal dan kadar maksimum logam berat dalam air laut Alat dan bahan penelitian Parameter-parameter yang diukur dalam penelitian Posisi geografis stasiun penelitian Nilai kapasitas adsorpsi logam Pb, Cd, Cu dan Zn Nilai persentase tekstur sedimen dan jenis sedimen Laju sedimentasi Nilai debit sungai Banjir Kanal Barat tahun

12 DAFTAR GAMBAR Halaman Perumusan masalah... 4 Karakter salinitas tiap profil kedalaman... 8 Tingkah laku elemen terlarut di estuari Pola sebaran Cu terlarut dengan salinitas dan penampang melintang salinitas di estuari Box model estuari Proses yang dialamai bahan cemaran di lingkungan laut Lokasi pengambilan sampel Garis -garis pengukuran kedalaman dan kecepatan arus Jenis tekstur sedimen berdasarkan segitiga tekstur 27 Konsentrasi logam Pb terlarut pada pengambilan I dan II. 29 Konsentrasi logam Cu terlarut pada pengambilan I dan II Konsentrasi logam Zn terlarut pada pengambilan I dan II. 32 Konsentrasi logam Pb, Cd, Cu, dan Zn dalam sedimen.. 33 Konsentrasi logam Pb dalam seston pada pengambilan I dan II Konsentrasi logam Cd dalam seston pada pengambilan I dan II Konsentrasi logam Cu dalam seston pada pengambilan I dan II.. 37 Konsentrasi logam Zn dalam seston pada pengambilan I dan II Pola sebaran logam Pb dalam seston dan sedimen. 38 Pola sebaran logam Cd dalam seston dan sedimen. 39 Pola sebaran logam Cu dalam seston dan sedimen. 40 Pola sebaran logam Zn dalam seston dan sedimen. 40 Kondisi pasang surut di Perairan Semarang Bulan September.. 38 Kondisi pasang surut saat pengukuran salinitas dan pengambilan sampel I.. 42 Kondisi pasang surut pengambilan II Sebaran salinitas menegak saat pasang.. 43 Sebaran salinitas menegak saat surut. 44 Sebaran menegak salinitas saat pasang dan surut.. 45

13 Estuari tercampur sebagian Hasil pengukuran kedalaman di lokasi pengambilan sampel. Kecepatan dan arah arus pada pengambilan I dan II. Nilai TSS di lapisan permukaan pengambilan I dan II.. Nilai konsentrasi oksigen terlarut pengambilan I dan II... Sebaran nilai bahan organik total (TOM)... Nilai ph di setiap stasiun pengambilan I dan II..... Sebaran rata-rata fraksi sedimen..... Nilai bahan organik sedimen.. Pola hubungan antara Pb terlarut dengan salinitas Pola hubungan antara logam Pb dengan TSS... Pola hubungan antara Cu terlarut dengan salinitas... Pola hubungan antara logam Cu dengan TSS... Pola hubungan antara Zn terlarut dengan salinitas.... Pola hubungan antara Zn terlarut dengan TSS

14 DAFTAR LAMPIRAN Rekapitulasi hasil analisis kualitas air di Perairan Banjir Kanal Barat, Semarang... Kualitas sedimen... Debit Sungai Banjir Kanal Barat Bulan September Perhitungan konsentrasi logam berat Pb, Cd, Cu dan Zn yang masuk ke laut.. Hubungan antara bahan organik total dalam sedimen dengan kandungan logam berat dalam sedimen... Analisa logam berat terlarut dalam air Laut, dalam seston dan dalam sedimen... Analisa oksigen terlarut... Analisa material organik dalam sedimen dan analisa kandungan bahan organik total... Nilai salinitas pada saat pasang dan surut... Halaman

15 PENDAHULUAN Latar Belakang Logam berat terdapat di seluruh lapisan alam, namun dalam konsentrasi yang sangat rendah. Dalam air laut konsentrasinya berkisar antara ppm. Pada tingkat kadar yang rendah ini, beberapa logam berat umumnya dibutuhkan oleh organisme hidup untuk pertumbuhan dan perkembangan hidupnya. Namun sebaliknya bila kadarnya meningkat, logam berat berubah sifat menjadi racun (Philips 1980). Peningkatan kadar logam berat dalam air laut terjadi karena masuknya limbah yang mengandung logam berat ke lingkungan laut. Limbah yang banyak mengandung logam berat biasanya berasal dari kegiatan industri, pertambangan, pemukiman dan pertanian. Pada umumnya sebelum ke laut limbah tersebut masuk ke estuari melalui aliran air sungai. Estuari dicirikan dengan daerah yang mempunyai kekeruhan cukup tinggi. Kekeruhan yang terjadi di daerah estuari dipengaruhi oleh masukan massa air sungai dan adanya resuspensi sedimen. Kekeruhan itu juga disebabkan oleh adanya percampuran air tawar dan air laut di dalam estuari, yang menyebabkan bertambahnya nilai salinitas, sehingga kekuatan ionik semakin bertambah (Chester 1990). Bertambahnya kekuatan ionik menyebabkan gaya tarik menarik antar partikel menjadi lebih kuat dan mengakibatkan terkumpulnya suatu materi yang sering disebut dengan floc (gumpalan). Apabila resultante gaya tarik menarik besar maka ukuran floc ini akan semakin besar. Selain itu, partikelpartikel yang ada di estuari mempunyai kemampuan mengadsorpsi logam berat, sehingga kadar logam terlarut di kolom air menjadi berkurang, kemudian logam ini diendapkan dalam sedimen. Estuari bertindak sebagai filter bahan-bahan kimia, termasuk logam berat yang terbawa oleh aliran sungai. Filter ini bekerja terutama melalui perubahan dari fase terlarut menjadi fase partikel. Pengaruh filter dapat bervariasi dari satu estuari ke estuari lainnya. Sungai Banjir Kanal Barat merupakan salah satu sungai besar yang mengalir di daerah Semarang. Di daerah hulu sungai ini terdapat beberapa industri, antara lain industri pelapisan logam dan industri textil. Aliran air sungai

16 2 ini juga melewati daerah pertanian serta kawasan perumahan penduduk yang cukup padat. Melalui aliran sungai ini, berbagai bahan terangkut, termasuk logam berat dan terbawa ke estuari yang pada akhirnya ke laut. Beberapa peneliti yang pernah melakukan kajian mengenai pola sebaran logam berat di estuari, antara lain (1) Boyle et al. (1985), diacu dalam Chester (1993) mengenai pola sebaran konsentrasi cadmium (Cd) di Estuari Amazon dan Changjiang, dimana konsentrasi cadmium terlarut mengalami desorpsi pada salinitas rendah (2) Windom et al. (1983), diacu dalam chester (1993) di Sungai Savannah (USA), dimana konsentrasi tembaga terlarut di muara lebih rendah daripada di sungai dan laut (3) Apte and Day (1998), diacu dalam Marine Pollution Bulletin (1998) di Selat Torres dan Teluk Papua, dimana konsentrasi Cu terlarut mengalami variabilitas pada salinitas < 27 0 / 00. Perbedaan waktu dan lokasi penelitian diperkirakan akan memberikan pengaruh yang berbeda terhadap karakteristik dan perubahan konsentrasi dari logam Pb, Cd, Cu dan Zn. Informasi mengenai karakteristik dan pola sebaran logam berat terlarut di estuari di Indonesia masih sangat terbatas, khususnya di Muara Sungai Banjir Kanal Barat, Semarang. Oleh karena itu diperlukan adanya suatu penelitian terkait dengan hal tersebut diatas. Perumusan Masalah Sungai sebagai sumber utama logam baik dalam bentuk partikel maupun terlarut. Logam berat yang dibawa oleh air sungai masuk ke laut melalui estuari. Konsentrasi logam berat terlarut akan mengalami perubahan selama berada di estuari. Perubahan konsentrasi logam terlarut ini di pengaruhi oleh berbagai proses yang ada di estuari seperti proses pengenceran, flokulasi, adsorpsi dan desorpsi oleh partikel. Proses adsorpsi antar partikel tersuspensi dalam kolom air terjadi karena adanya muatan listrik pada permukaan partikel tersebut (Sanusi 2006). Butir lanau, lempung dan kolloid asam humus yang tersuspensi dan terangkut memasuki wilayah estuari melalui aliran sungai mempunyai kecenderungan bermuatan listrik negatif (Libes 1992; Wibisono 2005; Sanusi 2006; dan Brown et al. 1989). Dengan peningkatan salinitas, interaksi dengan kation bebas di perairan

17 3 menyebabkan adanya penetralan dan mengurangi muatan negatif. Perubahan muatan ini juga dipengaruhi oleh adanya pelapisan (coating) partikel tersuspensi oleh bahan organic terlarut (DOM). Fenomena perubahan muatan listrik partikel tersuspensi tersebut menyebabkan gaya attraktive molekular (gaya van der walls) mendominasinya. Peningkatan gaya ini menyebabkan kekuatan tarik menarik antar partikel menjadi lebih kuat, sehingga saat partikel bertabrakan akan membentuk flokulasi yang kemudian disusul terjadinya pengendapan partikel karena gaya gravitasi. Adanya proses adsorpsi oleh partikel, yang kemudian diikuti proses flokulasi maka konsentrasi logam terlarut ini akan mengalami pengurangan dan sebaliknya apabila terjadi proses desorpsi atau pelarutan kembali oleh partikel maka konsentrasi logam berat terlarut ini akan mengalami penambahan. Untuk melihat proses ini dapat diketahui dengan melihat pola sebaran logam berat terlarut ditinjau dari sebaran nilai salinitas dan hubungan antara total padatan tersuspensi (TSS) dengan konsentrasi logam terlarut sehingga perlu data konsentrasi logam berat terlarut, pengukuran logam berat dalam padatan yang tersuspensi (seston), logam dalam sedimen, salinitas dan TSS disepanjang estuari. Pengukuran salinitas pada saat pasang dan surut akan menentukan tipe estuari lokasi penelitian, yang sangat dipengaruhi oleh hidrodinamika perairan seperti debit sungai dan pasang surut, dan keduanya menimbulkan adanya arus. Selain itu diperlukan data penunjang lainnya seperti bahan organik dalam air dan sedimen, ph serta oksigen terlarut. Perumusan masalah secara singkat disajikan pada Gambar 1.

18 4 PROSES INPUT Logam berat Sungai Estuari: * Hidrodinamika perairan * Adsorpsi, dan desorpsi * Pengendapan OUT PUT Perubahan Konsentrasi Penelitian Air - Kandungan logam berat terlarut - Kandungan logam berat tersuspensi - Total padatan tersuspensi - Total organik matter - Salinitas - ph - Oksigen terlarut Sedimen - Kandungan logam berat - Bahan organik - Fraksi sedimen - Laju sedimentasi - Arus - Debit sungai - Pasut Gambar 1. Perumusan masalah Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Untuk menentukan konsentrasi logam berat Pb, Cd, Cu, dan Zn terlarut, tersuspensi, dan dalam sedimen di Estuari Banjir Kanal Barat, Semarang 2. Untuk menentukan distribusi dan pola sebaran konsentrasi logam berat Pb, Cd, Cu, dan Zn terlarut ditinjau dari sebaran salinitas. 3. Untuk menentukan pola hubungan antara TSS dengan konsentrasi logam berat dalam seston.

19 5 Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai tingkah laku logam Pb, Cd, Cu, dan Zn di estuari, khususnya di Banjir Kanal Barat, Semarang, sehingga bermanfaat bagi ilmu pengetahuan dan bagi PEMDA setempat dalam hal pengelolaan dan pengembangan sumberdaya pesisir dan laut lebih lanjut.

20 TINJAUAN PUSTAKA Hidrodinamika Perairan Estuari Estuari adalah perairan semi tertutup yang memiliki hubungan bebas dengan laut, tempat dimana air asin dari laut dan air tawar dari sungai bertemu (Cameron and Pritchard 1963, diacu dalam Dyer 1973). Pertemuan serta percampuran air tawar dan air laut mengakibatkan adanya gradien salinitas di sepanjang badan estuari mulai dari sepenuhnya air laut (33-37 ppt) di bagian mulut sampai dengan sepenuhnya air tawar pada bagian hulu. Percampuran akan terjadi bila kedua massa air tersebut bersentuhan, air tawar akan terapung di atas air laut karena densitas air tawar lebih ringan dibandingkan densitas air laut (Dyer 1973; Nybakken 1992; Duxbury and Duxbury 1993). Densitas air laut dipengaruhi oleh salinitas dan suhu akan tetapi di estuari, peranan salinitas dalam proses percampuran lebih dominan dibandingkan suhu karena dua alasan yaitu kisaran salinitas yang lebih lebar dibandingkan kisaran suhu serta kedalaman yang relatif dangkal sehingga umumnya mixing di estuari dipengaruhi oleh perbedaan salinitas dibandingkan perbedaan suhu (Dyer 1973). Elliot dan James (1984) mengemukakan bahwa di perairan estuari terdapat tiga gaya hidrolik yang mempengaruhi tingkat percampuran dan pola sirkulasi air, yaitu : 1. Adanya aliran dua arah sebagai hasil interaksi antara aliran air tawar dan pergerakan pasang surut air laut. 2. Perbedaan densitas antara air yang masuk ke estuari dengan air yang keluar ke estuari secara periodik. 3. Adanya gaya coriolis, menyebabkan terjadinya perubahan bentuk muara sungai yang cenderung melebar dan perubahan pola sirkulasi air. Dari ketiga gaya tersebut maka pola sirkulasi dan tingkat percampuran antara air tawar dan air laut akan membentuk stratifikasi salinitas yang berbeda-beda sepanjang estuari. Terjadinya percampuran antara air tawar dan air laut menyebabkan adanya distribusi salinitas yang dalam hal ini tergantung atas berbagai faktor, antara lain :

21 7 1. Pasang surut air laut. Pasang surut merupakan suatu gaya eksternal utama yang membangkitkan pergerakan massa air (arus) serta perilaku perubahan tinggi muka air secara periodik pada daerah estuari. Ketika pasang surut terjadi, seluruh massa air di estuari bergerak ke belakang (hulu) dan ke laut, dalam periode tertentu (Dyer 1979). Adanya arus pasut menyebabkan terjadinya gesekan antara massa air dengan dasar estuari yang menghasilkan pergolakan. Pergolakan ini memiliki kecenderungan untuk mencampur kolom air dengan lebih efektif. 2. Perubahan debit air sungai. Menurut Nybakken (1988) secara musiman debit air sungai akan berubah antara maksimal dan minimal. Perubahan debit air sungai tersebut menjadi penentu derajat percampuran antara air laut dan air tawar. 3. Arus dan gelombang. Arus air pada perairan estuari berasal dari arus air sungai akibat perbedaan topografi dan arus air laut yang di pengaruhi oleh pasang surut, angin dan gelombang. Stomel (1951), diacu dalam Pickard dan Emery (1970) mengklasifikasikan sirkulasi air dan pola stratifikasi di estuari ke dalam 4 tipe (Gambar 2) yaitu : A. Estuari yang tercampur secara vertikal atau sempurna (vertically mixed estuary, Gambar 2A), biasanya dangkal dan airnya bercampur secara vertikal sehingga massa airnya menjadi homogen dari permukaan sampai ke dasar sepanjang estuari. Salinitas meningkat dengan jarak sepanjang estuaria dari hulu sampai ke mulut atau hilir. Pada tipe estuari tercampur sempurna, energi pasut lebih besar daripada debit sungai dan mengakibatkan suatu proses pengadukan dan percampuran yang sangat efektif. Airnya bercampur secara vertikal (Chester 1990; Brown et al. 1989). B. Estuari stratifikasi sebagian (partially stratified estuary, Gambar 2B). Terjadi pada suatu wilayah yang mempunyai debit sungai lebih kecil atau setara dengan energi pasut (Rilley and Skirrow 1975; Brown et al. 1989; Chester 1990). Energi pasang akan menstimulir terjadinya pengadukan dan percampuran kedua massa air sungai dan laut di estuari. Tipe estuari tercampur sebagian mempunyai sifat antara lain : salinitas meningkat dari kepala sampai ke mulut pada semua kedalaman, massa air masing-masing

22 8 berada pada 2 lapisan, dimana lapisan atas salinitasnya sedikit lebih rendah dibandingkan yang lebih dalam, tidak terbentuk gradien densitas (Duxbury and Duxbury 1993). Pada tipe ini ada jaringan yang menuju ke laut atau outlet mengalir di lapisan atas dan jaringan masuk mengalir di lapisan yang lebih dalam. A B C D Gambar 2 Karakter salinitas tiap profil kedalaman (bawah) dan penampang melintang salinitas (atas) di estuari (Tomczak 1998) C. Estuaria stratifikasi tinggi (highly stratified estuary, Gambar 2C), lapisan atas salinitas meningkat dari dekat nol pada sungai sampai mendekati laut diluar mulut perairan yang lebih dalam. Pada estuari ini ada haloclin diantara perairan atas dan bawah khususnya dibagian kepala estuari. D. Estuari baji garam (salt wedge, Gambar 2D), air bersalinitas tinggi menyusup dari laut seperti baji dibawah air sungai. Estuari baji garam mempunyai penampakan yang hampir sama dengan estuari stratifikasi sedang dan tinggi. Ada gradien horisontal dari salinitas di dasar seperti pada partially stratified estuary dan sebuah gradien salinitas vertikal yang tegas seperti pada high stratified estuary. Tipe estuari baji garam umumnya terjadi di wilayah yang mempunyai aliran air sungai lebih dominan daripada energi pasut, sehingga sirkulasi massa air didominasi oleh energi massa air yang masuk dari sungai

23 9 dan mengakibatkan terbentuknya gradien densitas nyata pada batas pertemuan massa air sungai dan massa air laut yang disebut baji garam. Adanya gradien densitas menyebabkan proses pengadukan dan percampuran kurang efektif (Brown et al. 1989). Sedimen Estuari Karena estuari merupakan tempat bertemunya arus air sungai yang mengalir ke laut dengan arus pasang surut air laut yang keluar masuk ke sungai, maka aktivitas ini menyebabkan pengaruh yang kuat terhadap terjadinya sedimentasi, baik yang berasal dari sungai maupun dari laut atau sedimen yang tercuci dari daratan di sekitarnya. Pengendapan sedimen atau sedimentasi ditentukan oleh beberapa faktor, diantaranya adalah kecepatan arus sungai, kondisi dasar sungai, turbulensi dan diameter sedimen itu sendiri (Posma 1976, diacu dalam Supriharyono 2000). Sedimen dengan diameter 104 µm akan tererosi oleh arus dengan kecepatan 150 cm/det, dan terbawa arus pada kecepatan antara cm/det, selanjutnya mengendap pada kecepatan < 90 cm/det. Hal yang sama untuk sedimen yang halus, dengan diameter 102 µm, sedimen ini tererosi pada kecepatan arus > 30 cm/det, dan terdeposisi pada kecepatan < 15 cm/det. Konsekuensi dari hal ini, bahwa daerah estuari yang arus sungainya dan arus pasutnya sangat kuat, maka seluruh ukuran partikel-partikel sedimen kemungkinan akan tererosi dan terbawa arus (MCLusky 1981, diacu dalam Supriharyono 2000). Begitu agak melemah, sedimen yang berukuran besar seperti pasir, akan mengendap dulu, sedangkan sedimen yang berukuran halus, seperti silt dan Clay, masih terbawa arus. Partikel-partikel ini akan mengendap ketika arus sudah cukup lemah, yaitu di daerah tengah estuaria, dimana arus sungai dan laut bertemu. Laju sedimentasi atau kecepatan endapan sedimen tergantung pada ukuran partikel. Kebanyakan sedimen yang terbawa ke daerah estuari berada dalam bentuk suspensi dan berukuran kecil. Partikel-partikel tersebut umumnya berdiameter < 2 µm, dan merupakan komposisi dari clay mineral, yaitu illite, kaolinite, dan montmorilonite, yang dibawa oleh air sungai. Semakin kecil diameter sedimen semakin sulit mengendap. King (1976) mendapatkan bahwa pasir dan pasir kasar

24 10 mengendap secara cepat di perairan. Sedimen-sedimen ini dapat mengendap dalam satu siklus pasang. Sedangkan sedimen-sedimen dalam yang lebih kecil, seperti silt dan clay, kecepatan endapannya sangat lambat, tidak dapat mengendap dalam satu siklus pasang. Lebih lanjut kecepatan endapan beberapa tipe sedimen disajikan pada Tabel 1. Tabel 1 Kecepatan endap beberapa tipe sedimen Tipe sedimen Diameter (µm) Kecepatan endap (cm/det) Pasir halus Pasir sangat halus Silt Clay Sumber : King (1976) Logam Berat di Estuari ,2 3, Dalam perairan logam berat ditemukan dalam bentuk : x x 10-6 a. Terlarut, yaitu ion logam berat dan logam yang berbentuk kompleks dengan senyawa organik dan anorganik. b. Tidak terlarut, terdiri dari partikel dan senyawa kompleks metal yang teradsorpsi pada zat tersuspensi (Razak 1980). Daya larut logam berat dapat menjadi lebih tinggi atau lebih rendah tergantung pada kondisi lingkungan perairan. Pada daerah yang kekurangan oksigen misalnya akibat kontaminasi bahan organik, daya larut logam berat akan menjadi lebih rendah dan mudah mengendap. Logam berat seperti Zn, Cu, Cd, Pb, Hg, dan Ag akan sulit terlarut dalam kondisi perairan yang anoksik (Ramlal 1987). Mengendapnya logam berat bersama-sama dengan padatan tersuspensi akan mempengaruhi kualitas sedimen di dasar perairan serta perairan di sekitarnya. Kadar normal dan maksimum logam berat dalam air laut ditampilkan pada Tabel 2. Tabel 2 Kadar normal dan kadar maksimum logam berat dalam air laut Jenis Logam Berat Kadar (ppm) Normal * Maksimum ** Cd Cu Pb Zn Keterangan : * : Waldichuk (1974) ** : Environmental Protection Agency (1976)

25 11 Parameter kimia dan fisika yang turut mempengaruhi kandungan logam berat dalam perairan adalah arus, suhu, salinitas, padatan tersuspensi total, dan derajat keasaman (ph). Pada umumnya faktor oseanografi yang paling berperan dalam penyebaran bahan cemaran adalah arus, pasang surut, gelombang dan keadaan bathimetri. Arus di perairan estuari dipengaruhi oleh lingkungan yang khas seperti pengaruh masukan air sungai, pasang surut, gelombang laut, angin di permukaan laut serta pergerakan dan pencampuran massa air. Perilaku logam berat di perairan sangat dipengaruhi oleh interaksi antara fase larutan dan padatan, khususnya perairan itu sendiri dan sedimen. Konsentrasi logam terlarut secara cepat hilang dari larutan pada saat berhubungan dengan permukaan materi partikulat melalui beberapa fenomena ikatan permukaan yang berbeda (ikatan koloid, adsorpsi, dan presipitasi). Pembentukan partikulat logam berat menyebabkan dekomposisi dan penambahan konsentrasinya di dalam sedimen (proses sedimentasi). Setelah proses pengendapan atau sedimentasi, unsur-unsur logam berat tersebut akan mengalami proses diagenesis, melibatkan peningkatan bobot molekul dan hilangnya gugus fungsi. Sebagai akibatnya terbentuknya cadangan logam berat pada sedimen perairan yang relatif stabil dan kurang reaktif. Namun demikian karena adanya berbagai proses fisika, kimia, dan biologi di estuari, komponen tersebut dapat kembali ke kolom air. Tingkah Laku Logam Berat Pb, Cd, Cu dan Zn di Estuari Logam berat di perairan khusunya di estuari memiliki sifat konservatif dan non konservatif (Chester 1990). Sifat konservatif menunjukkan kestabilan konsentrasi suatu komponen. Konsentrasinya tidak dipengaruhi proses - proses kimia dan biologi. Teknik yang paling umum yang digunakan untuk melihat ke-konservatif-an suatu elemen terlarut dengan menggunakan mixing graph atau diagram mixing. Dengan diagram ini, konsentrasi setiap komponen terlarut dari setiap sampel dapat diplotkan dengan beberapa elemen yang konservatif. Nilai salinitas di estuari bersifat konservatif, karena keberadaannya tidak dipengaruhi oleh proses kimia dan biologi. Jika distribusi logam terlarut di estuari lebih banyak dikontrol oleh proses fisika

26 12 (proses percampuran antara air sungai dan laut), konsentrasi akan linier terhadap salinitas. Arah kemiringan (slope) akan ditentukan oleh kelimpahan relatif logam dalam air sungai dan air laut (Libes 1992). Slope yang berupa garis lurus ini sering disebut theoritical dilution line (TDL). Apabila sumber elemen logam terlarut relatif melimpah di sungai (air tawar, salinitas 0 0 / 00 ) daripada di air laut maka bentuk TDL ini menurun sepanjang gradien salinitas (Gambar 3 ii ) dan sebaliknya apabila logam terlarut relatif melimpah di air laut daripada air tawar, maka TDL ini akan naik sepanjang gradien salinitas (Gambar 3 i). Jika logam terlarut bersifat non konservatif, logam ini akan mengalami removal atau addition oleh adanya proses-proses kimia di estuari. Logam mengalami removal apabila konsentrasinya berada di bawah TDL dan kebalikannya mengalami addition, apabila konsentrasinya berada di atas TDL (Gambar 3). Ket : (i) (ii) Gambar 3. Tingkah laku elemen terlarut di Estuari (Chester 1990) Komponen dimana konsentrasi air laut > air tawar Komponen dimana konsentrasi ait Tawar > air laut Pada umumnya logam berat (trace metal) di estuari mempunyai sifat non konservatif, konsentrasinya di estuari mengalami perubahan. Tetapi hal ini tidak berlaku universal di semua estuari, yang dalam hal ini tergantung dari tipe estuari. Danielsson et al. (1983), diacu dalam Chester (1990) menyatakan bahwa proses removal logam Pb, Cd, Cu dan Zn terlarut tidak bekerja efektif di Estuari Gota (Sweden), dimana tipe estuarinya baji garam (Salt Wedge), yang relatif tidak

27 13 terpolusi. Sementara beberapa peneliti yang lain menemukan adanya sifat non konservatif terhadap logam tersebut di estuari yang berbeda (tidak disebutkan tipe estuari), antara lain : (1) Duinker dan Notling (1978), diacu dalam Chester (1990) di Estuari Rhine, yang relatif kecil tetapi terpolusi berat, logam Cu, Zn dan Cd, proses removal terjadi seperti pada estuari yang kebanyakan tidak terpolusi (2) Boyle et al. (1992), diacu dalam Chester (1990) di Estuari Amazon, yang mempunyai bahan organik rendah dan partikel tinggi, Cu bersifat tidak reaktif, sementara Cd mengalami desorpsi pada salinitas rendah (3) Edmond et al. (1985), diacu dalam Chester (1990), di Estuari Changjiang, Cu bersifat konservatif dan Cd mengalami desorpsi pada salinitas rendah (4) Windom et al. (1983), diacu dalam Chester (1990) di Savannah dan Ogeechee (USA), Cu bersifat non konservatif dengan proses addition pada salinitas < 5 0 / 00 dan > 20 0 / 00, serta bersifat removal pada salinitas intermediet ( / 00 ). Melalui hasil eksperimennya disimpulkan bahwa adanya penambahan Cu pada salinitas < 5 0 / 00 disebabkan karena adanya pelepasan dari material tersuspensi yang dibawa oleh air sungai dan adanya penambahan pada salinitas > 20 0 / 00 sebagai hasil dari resuspensi sedimen (5) Li et al. (1984), diacu dalam Chester (1990) melalui eksperimennya menemukan bahwa Cd dan Zn akan terdesorpsi dari material tersuspensi yang berasal dari sungai di sistim estuari. Gambar 4 memperlihatkan pola sebaran Cu terlarut dengan salinitas. Gambar 4 Pola sebaran logam Cu terlarut dengan salinitas (Chester 1990)

28 14 Material Padatan Tersuspensi (TSS) di Estuari Sumber material padatan tersuspensi di estuari berasal dari 1. Sungai Material ini berasal dari pelarutan batuan (seperti quartz, clay mineral), bahan-bahan organik di daratan (contoh sisa-sisa tanaman, material humic) dan berbagai macam polutan (sewage). 2. Atmosfer Bahan pencemar di udara yang melayang sebagai debu 3. Laut Berasal dari komponen biogenous yang berasal dari organisme laut (skeletal debris/tulang, material organik) dan komponen an organik (berasal dari sedimen maupun yang terbentuk dalam kolom air laut itu sendiri). 4. Estuari itu sendiri Material ini merupakan hasil dari proses-proses yang terjadi di estuari antara lain : Flocculation, presipitasi, dan adanya proses produksi biologi yang menghasilkan material organik Penggumpalan (Flocculation) terjadi di estuarine karena adanya percampuran air yang mempunyai salinitas berbeda. Adanya perbedaan salinitas ini menyebabkan bertambahnya kekuatan ikatan ionic (ionic strength). Flocculation ini dipengaruhi oleh komponen organik maupun an organik, termasuk didalamnya karena adanya clay mineral tersuspensi yang di bawa oleh air sungai, spesies koloidal dari besi (Fe) dan material organik terlarut seperti material humic. Distribusi dari material partikulat di estuari dipengaruhi oleh proses-proses fisika seperti pola sirkulasi air, adanya gravitasi yang menyebabkan penenggelaman sehingga membentuk deposit sedimen serta adanya resuspensi. Proses-proses yang terjadi di estuari Material padatan tersuspensi dan terlarut di estuari akan saling berinteraksi, dimana interaksi ini akan menghasilkan suatu perubahan yaitu adanya penambahan (addition) atau pengurangan (removal) komponen terlarut di estuari. Perubahan ini diakibatkan adanya proses-proses yang terjadi di estuari, antara lain :

29 15 1. Flocculation, adsorpsion, presipitation, dan pengambilan secara biologi. Hal ini menyebabkan pengurangan (removal) komponen dari fase terlarut dan membentuk fase partikulate. 2. Desorption dari permukaan partikel dan terpisahnya material organik. Hal ini akan menghasilkan penambahan komponen terlarut. 3. Adanya reaksi kompleksasi dan chelation dengan ligan an organik dan organik. Hal ini akan menstabilkan fase terlarut. Interaksi antara material terlarut partikulat dipengaruhi oleh sejumlah komponen termasuk ph dan klorinitas. Dari hasil eksperimen di laboratorium Salomons (1980), diacu dalam Chester (1980) menyatakan bahwa 1. Adsorpsi kedua logam ini akan bertambah dengan bertambahnya ph (7-8,5) 2. Adsorpsi dari Cd dan Zn sedikit berkurang dengan bertambahnya chlorinitas. Hal ini diduga karena adanya kompetisi dengan ion Cl untuk membentuk ikatan kompleks. 3. Adsorpsi kedua elemen bertambah dengan bertambahnya turbiditas (tingginya konsentrasi material tersuspensi) Hubungan antara elemen terlarut dan partikulat dalam estuari dapat digambarkan dalam suatu box model seperti Gambar 5 berikut ini. Gambar 5 Box Model Estuari (Chester 1990) Keterangan : P d = mengindikasikan adanya hubungan antara partikulat dan terlarut yang berhubungan dengan faktor fisika, kimia, dan biologi. kd = X/C dengan X : konsentrasi perubahan elemen partikulat C : konsentrasi elemen terlarut = Mengindikasikan 2 perubahan komponen antara air dan sedimen

30 16 Nasib Bahan Pencemar (Logam Berat) setelah Memasuki Perairan Menurut Metcalf dan Edy (1978) tingkat pencemaran yang masuk ke dalam perairan sungai, danau, estuari dan laut adalah berbeda, karena kondisi hidrodinamika yang berbeda-beda. Perbedaan tersebut berkaitan dengan model percampuran atau mixing dan penyebaran atau dispersi suatu bahan, yang berhubungan dengan kadar pencemar dan laju penguraian. Romimohtarto (1991), diacu dalam Anna (1999) menyebutkan bahwa setelah memasuki perairan, sifat dan kondisi bahan pencemar sangat ditentukan oleh beberapa faktor atau jalur dengan kemungkinan perjalanan adalah : 1. Terencerkan dan tersebarkan oleh adukan atau turbulensi dan arus laut. 2. Pemekatan melalui proses biologi dengan cara di serap oleh ikan plankton nabati atau oleh ganggang laut bentik. Biota ini pada gilirannya dimakan oleh pemangsanya, dan seterusnya. Pemekatan dapat juga terjadi melalui proses fisik dan kimiawi dengan cara di adsorpsi, di endapkan dan pertukaran ion, kemudian bahan pencemar itu baru akan mengendap di dasar perairan. Bahan pencemar dapat masuk dan tinggal di dasar perairan akibat proses sedimentasi dan penggumpalan (flocculation) 3. Terbawa langsung oleh arus dan biota (ikan) yang beruaya. Untuk lebih jelasnya mengenai nasib bahan pencemar di lingkungan laut dapat di lihat pada Gambar 6. Kualitas Perairan Estuari 1. Salinitas Salinitas di estuari sangat dipengaruhi oleh musim, topografi estuari, pasang surut dan debit air sungai. Fluktusi salinitas di estuari terjadi karena daerah tersebut merupakan tempat pertemuan antara massa air tawar yang berasal dari sungai dengan massa air laut serta diiringi dengan pengadukan massa air. 2. Derajat Keasaman atau ph Derajat keasaman atau ph adalah nilai yang menunjukkan aktivitas ion hidrogen dalam air yang di gunakan untuk mengukur apakah suatu larutan bersifat asam dan basa. Nilai ph berkisar antara 1 14 dimana nilai ph 7 adalah netral yang merupakan batas tengah antara asam dan basa makin tinggi ph suatu larutan makin

31 17 besar sifat basanya dan sebaliknya semakin kecil ph semakin kuat asam suatu larutan. Derajat keasaman ini dalam sistem perairan, merupakan suatu peubah yang sangat penting. Ia juga memepengaruhi konsentrasi logam berat diperairan. Pada perairan estuaria kandungan logam berat lebih tinggi dibandingkan pada perairan lainnya, hal ini disebabkan oleh kelarutan logam berat lebih tinggi pada ph rendah (Chester 1990). Zat Pencemar Diencerkan dan Disebarkan Masuk ke Ekosistem Laut Dibawa oleh Adukan Turbulensi Arus laut Biota yang Beruaya Arus Laut Dipekatkan oleh Proses Biologis Proses Fisis dan Kimiawi Absorbsi oleh Ikan Absorpsi oleh Rumput Laut dan Tumbuhan Lainnya Adsorpsi Pertukaran Ion Absorbsi oleh Plankton Nabati Pengendapan Avertebrata Plankton Hewani Pengendapan di Dasar Ikan Gambar 6 Proses yang dialami bahan cemaran di lingkungan laut (Mandelli 1976, diacu dalam Hutagalung 1991)

32 18 3. Oksigen Terlarut (DO) Kelarutan logam berat sangat dipengaruhi oleh kandungan oksigen terlarut. Pada daerah dengan kandungan oksigen yang rendah daya larutnya lebih rendah sehingga mudah mengendap. Logam berat seperti Zn, Cu, Cd, Pb, Hg, dan Ag akan sulit terlarut dalam kondisi perairan yang anoksik (Ramlal 1987). 4. Bahan Organik Selain faktor-faktor yang mempengaruhi daya larut logam berat diatas, kandungan logam berat pada suatu perairan juga dipengaruhi oleh faktor lainnya seperti bahan organik. Bahan organik akan mempengaruhi proses adsorpsi, absorpsi dan desorpsi logam berat

33 METODE PENELITIAN Waktu dan Lokasi Penelitian Penelitian dilaksanakan Bulan September Oktober 2005, yang dibagi dalam 2 tahap yaitu : tahap pengambilan sampel di lapangan dan analisis sampel di laboratorium. Pengambilan sampel dilakukan sebanyak 2 kali yaitu pada tanggal 8 dan 22 September Lokasi penelitian terletak di lokasi sekitar Muara Sungai Banjir Kanal Barat, Semarang dengan letak lintang BT dan LS. Analisis logam berat dilakukan di Laboratorium Pusat Penelitian Oseanografi-Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (P2O-LIPI), Jakarta dan analisis parameter lainnya seperti total padatan tersuspensi (TSS), tekstur sedimen dan bahan organik dilakukan di Laboratorium Kelautan, UNDIP, Jepara. Alat dan Bahan Penelitian Alat dan bahan penelitian ini meliputi : peralatan lapangan dan peralatan laboratorium seperti terlihat pada Tabel 3. Tabel 3 Alat dan bahan penelitian No Alat dan Bahan Kegunaan Unit A Peralatan Lapangan 1. Bola duga Mengukur kecepatan arus m/det 2. Kompas Menentukan arah arus - 3. GPS Garmin 410 Mengetahui posisi stasiun derajat 4. Roll meter Mengukur jarak m 5. Kapal Transportasi - 6. Sedimen Trap t:29 cm Mengukur laju sedimentasi gr/minggu Diameter: 8,97 cm 7. Tongkat berskala Mengukur kedalaman cm 8. Van Dorn Water Mengambil sampel air - Sampler 9. Botol polyetilen Tempat sampel air dan sedimen Stopwatch merk Citizen Mengukur waktu detik 11. Buret Titrasi oksigen terlarut Refraktometer Mengukur salinitas 0 / ph meter Mengukur ph air Grab Sampler Mengambil Sedimen Kantong plastik Tempat sedimen -

34 20 Tabel 3 (lanjutan) No Alat dan bahan Kegunaan Unit 16. Botol BOD Tempat sampel air untuk - oksigen terlarut 17. Kotak pendingin Tempat sampel air dan - sedimen B Bahan di lapangan 1. Aquades Mencuci alat - 2. MnCl 2, NAOH/KI, H 2 SO 4, Titrasi Oksigen - Na 2 S 2 O 3 C Peralatan laboratorium 1. Pompa hisap Memisahkan zat padat - tersuspensi dalam sampel air 2. Timbangan analitik Menimbang sedimen gr 3. Sieve shaker (2; 0.8; 0.4; Mengayak sedimen - 0,15; 0,063 mm) 4. Gelas Ukur Mengukur sampel air ml 5. Pipet 20 ml Proses pemipetan ml 6. Corong Pisah Memisahkan sampel dengan - pelarut 7. AAS, Varian Spectra AA Mengukur logam berat ppm 8. Beaker glass Tempat sampel ml D Bahan di laboratorium 1. HNO 3 Pengawet sampel air - 2. KmnO 4 Titrasi material organik - 3. HNO 3, APDC, MIBK Pereaksi logam berat di air - 4. Aquabides, HF, HNO 3 Pereaksi Logam berat dalam sedimen dan seston - Teknik Pengumpulan Data Data yang digunakan dalam penelitian ini terdiri atas data primer dan data sekunder. Data primer meliputi lima parameter utama yang meliputi fisika sedimen, kimia sedimen, kimia air, fisika air dan hidrodinamika perairan seperti terlihat pada Tabel 4. Data sekunder meliputi data pasang surut yang diterbitkan oleh DISHIDROS, TNI AL dan peta lokasi penelitian yang diperoleh dari BAKOSURTANAL, sedangkan data primer merupakan data yang didapatkan langsung dari lapangan maupun setelah dianalisa di laboratorium.

35 21 Tabel 4 Parameter-parameter yang diukur dalam penelitian No Parameter yang diukur Satuan Alat Keterangan Fisika Sedimen 1. Tekstur/fraksi sedimen (%) Saringan Laboratorium bertingkat Kimia Sedimen 1. Bahan Organik Total % Pengabuan, Oven Laboratorium 2. Logam Pb, Cd, Cu dan Zn mg/kg AAS Laboratorium Kimia Air 1. Logam berat Pb, Cd, Cu ppm AAS Laboratorium dan Zn terlarut dan tersuspensi 2. ph ph meter In situ 3. Salinitas 0 / 00 Refraktometer In situ 4. Oksigen terlarut mg/l Titrasi, Winkler In situ 5. Total Organik Matter mg/l Titrasi Laboratorium Fisika Air 1. Total Padatan Tersuspensi mg/l Gravimetri Laboratorium (TSS) Hidrodinamika Perairan 1. Pasang surut m Data sekunder 2. Kedalaman air m Tongkat berskala In situ 3. Arus m/det Current drouge In situ 4 Laju Sedimentasi gr/m 3 /min Paralon In situ ggu 5 Debit sungai m 3 /dt Tongkat berskala, In situ Current drouge, tali berskala 1. Penentuan Stasiun Penelitian Lokasi penelitian di bagi menjadi tujuh (7) stasiun penelitian, yang mewakili tiga wilayah yaitu wilayah sungai, muara dan laut. Penentuan stasiun ini didasarkan pada perbedaan tingkat salinitas secara horizontal (air sungai, air muara dan air laut). Hal ini sangat diperlukan untuk membedakan kondisi kimia air pada masing-masing jenis perairan tersebut dan untuk menunjukkan perubahan konsentrasi logam berat pada tingkat salinitas yang berbeda. Oleh karena itu posisi pengambilan contoh air berada di sungai (stasiun 1), muara (stasiun 2, 3, dan 4) dan laut (5, 6, dan 7). Posisi lokasi stasiun pengamatan ditunjukkan seperti pada Gambar 7 dan posisi geografis stasiun disajikan pada Tabel 5.

36 22 Tabel 5 Posisi geografis stasiun penelitian Stasiun Lintang Selatan Bujur Timur Pengambilan Sampel Air Data parameter yang diambil melalui pengukuran langsung dan tidak langsung. Pengukuran secara langsung meliputi parameter kedalaman, salinitas, ph dan oksigen terlarut. Sedangkan pengukuran tidak langsung dengan cara mengambil contoh air. Pengambilan contoh air digunakan untuk penentuan parameter total padatan tersuspensi (TSS), analisa bahan organik dan analisa logam berat. Contoh air diambil dengan Van Dorn Water sampler yang mempunyai kapasitas 2 liter, yang diambil dari permukaan. Kemudian contoh air disimpan dalam botol polyethylen dan disimpan dalam kotak es (ice box) untuk dianalisis lebih lanjut di laboratorium. Sebelum digunakan water sampler dan botol polyethylene telah dibersihkan dengan cara direndam dalam HCL 2 N selama 24 jam dan dibilas dengan air suling bebas ion 3 kali. Di laboratorium, air untuk analisa logam berat kemudian disaring dengan menggunakan kertas saring Nucleopore, dengan ukuran pori 0,45 µm, yang telah direndam dalam HCl 6N selama seminggu dan dibilas dengan aquadest. Setelah di saring air contoh diawetkan dengan menambahkan HNO 3 (ph<2) (Hutagalung et al. 1997). Kertas saring yang telah digunakan dikeringkan dalam oven, kemudian di gunakan untuk menghitung total padatan tersuspensi dan kandungan logam berat dalam seston. Pengukuran logam berat menggunakan AAS (Atomic Absorption Spectrofotometry), yang mempunyai ketelitian 0,001 dan batas deteksi minimal 0,001 ppm. Dalam pengukuran dengan AAS ini, masing-masing dilakukan ulangan sebanyak 3 kali.

37 Gambar 7 Lokasi pengambilan sampel 23

38 24 3. Pengukuran Arus Pengukuran arus dilakukan dengan metode lagrangian. Bola duga dipasang dengan tali sepanjang 5 m kemudian dilepaskan dan dicatat waktu yang digunakan untuk memanjangkan tali tersebut, dilakukan perulangan sampai 3 kali. Kecepatan arus ditentukan dengan membagi jarak tempuh dengan waktu. Arah arus ditentukan dengan kompas. 4. Kedalaman Pengukuran kedalaman dilakukan dengan menggunakan tongkat berskala, pengukuran dilakukan pada tiap -tiap stasiun. 5. Pengambilan Contoh Sedimen Pengambilan contoh sedimen dilakukan dengan menggunakan grab sampler. Ketebalan sedimen yang diambil ± 10 cm dari permukaan. Sampel diambil sebanyak 2 kali dan diambil dari bagian tengah dari grab, untuk menghindari adanya kontaminasi alat. Dari 2 kali pengambilan sampel di mix jadi satu, d imasukkan dalam botol polyetilen dan simpan dalam ice box. Untuk pengukuran tekstur sedimen dasar diambil sebanyak kira-kira 500 gr dari setiap stasiun, dan disimpan dalam kantong plastik hitam. Analisis dilakukan dengan menggunakan metode mekanis menggunakan saringan bertingkat, kemudian dihitung fraksinya berdasarkan ukuran butiran sedimen. 6. Pengukuran Salinitas Pengukuran salinitas dilakukan secara vertikal (menegak) di setiap stasiun dengan interval setiap 30 cm (0, 30, 60 dan 90). Hal ini sangat diperlukan dalam penentuan tipe estuari. Tipe estuari perlu diketahui sebagai langkah awal mengetahui bagaimana proses percampuran atau mixing di daerah tersebut. Duxbury and Duxbury (1993) menyatakan bahwa untuk mengetahui tipe estuari, dapat dilakukan dengan menganalisis sebaran vertikal salinitas, dimana pengukurannya dilakukan di semua stasiun pada lapisan kedalaman yang berbeda dan dilakukan pada waktu pasang dan waktu surut.

39 25 7. Pengukuran Debit Sungai Pengukuran debit sungai dilakukan dengan mengukur kecepatan aliran dan luas penampang melintang (Sosrodarsono dan Takeda 1993). Perhitungan debit sungai dilakukan di stasiun 1. Perhitungannya adalah sebagai berikut : Qd = Fd x Vd Fd = 2 X b x c + 2d + e 4 Keterangan : Qd Fd Vd b : debit sungai : Luas penampang melintang antara garis pengukuran dalamnya air c dan e : Kecepatan aliran rata-rata pada garis pengaliran d : Lebar sungai dan c.d.e : dalamya air pada setiap pengukuran Garis garis pengukuran kedalaman dilakukan menurut metoda yang dilakukan Sosrodarsono dan Takeda (1993). Penampang melintang sungai di bagi dalam empat penampang dan setiap penampang dilakukan pengukuran 3 kedalaman, seperti yang terlihat pada Gambar 8. Pengukuran arus dilakukan pada kedalaman kedua (d). Pengukuran debit sungai dalam penelitian ini dihitung dari penampang melintang badan sungai pada stasiun 1. Pengukuran dilakukan sebanyak 2 kali (tanggal 8 dan 22 September 2005 pada kondisi pasang menuju surut). Gambar 8 Garis-garis pengukuran kedalaman dan kecepatan arus (Sosrodarsono dan Takeda 1993).

40 26 8. Pengukuran Laju Sedimentasi Pengukuran laju sedimentasi dengan menggunakan sedimen trap berbentuk silinder, modifikasi dari pipa pralon dengan diameter 9 cm dan tinggi 29 cm (aspek rasio 3,38). Bagian bawah pralon ditutup dengan semen yang sekaligus berfungsi sebagai pemberat. White (1990) menyatakan bahwa silinder dengan perbandingan tinggi dan diameter > 3 merupakan kolektor yang efisien pada kecepatan arus 0,2 m/detik. Pemasangan sedimen trap selama 1 minggu. Hasilnya ditampung dalam kantong plastik, diendapkan selama satu malam kemudian setelah mengendap air di bagian atas diambil menggunakan pipet sedangkan bagian bawah ditampung pada kertas aluminium foil dan langkah selanjutnya dikeringkan dengan menggunakan oven sampai pada suhu konstan C selama 10 jam setelah itu dilakukan penimbangan. Pengukuran laju sedimentasi ini hanya dilakukan di stasiun 2, 3 dan 4. Perhitungan laju sedimentasi menggunakan rumus menurut Supriharyono (1988) sebagai berikut : gr/luas pralon/minggu = A B / luas / minggu Keterangan : A : Berat aluminium foil + sedimen setelah pemanasan C dalam gram B : Berat awal aluminium foil setelah pemanasan C dalam gram 9. Analisa Ukuran Butir Sedimen (Buchanan, 1984) Analisa ukuran butir dilakukan dengan sistim ayak dan metode pemipetan, melalui tahapan sebagai berikut : Sampel diambil 25 mg kemudian disaring dengan ukuran 0,063 sampai terbagi 2 yang satu dibaskom dan satunya lagi di ayakan. Masukkan sampel yang tidak lolos dalam oven pada temperatur C, ayak sampel dengan ukuran 2; 0,8; 0.4; 0,15 dan 0,063 mm dan catat berat masing-masing ukuran. Ambil sampel yang lolos pada ukuran ayakan terkahir dan dicampur dengan sampel pertama. Masukkan dalam gelas ukur volume 1 liter kemudian dikocok.