III. METODE PENELITIAN

Transkripsi

1 III. METODE PENELITIAN 3.. Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan di perairan sungai dan pantai timur Manggar Kabupaten Belitung Timur. Lokasi pengamatan dan pengambilan sampel terutama dilakukan di sekitar lokasi-lokasi penambangan timah inkonvensional. Pelaksanaan pengamatan dan pengumpulan data sekunder dan primer telah dilakukan pada bulan Oktober dan Desember Bahan dan Alat Penelitian Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah bahan kimia untuk pengawet dan analisis kualitas air berupa larutan asam (H SO dan HNO 3 ). Pengawetan sampel air dengan H SO untuk parameter COD, amoniak, fenol dan nitrat. Sementara pengawetan dengan larutan HNO 3 untuk analisis logam berat. Peralatan penelitian yang digunakan terdiri dari peralatan pengukuran dan pengambilan kualitas air, sedimen, biota perairan serta peralatan pendukung lainnya. Beberapa peralatan yang digunakan antara lain: Perahu/kapal motor GPS (geografic position system) untuk menentukan koordinat sampling Kompas Peralatan pengukuran arah dan kecepatan arus (direct reading CM- current meter). Peralatan pengukuran insitu kualitas air (DOmeter, phmeter, refraktometer, sechi disk, dan termometer). Peralatan pengambilan sampel air, sedimen, dan bentos (Van Dorn sampler, Petersen grab, botol polietilen, kantong plastik dan cool box).

2 3.3. Rancangan Penelitian Komponen Fisika dan Kimia Fisika Oseanografi a. Tujuan Pengumpulan dan pengukuran data fisika oseanografi untuk mengetahui kondisi fisika oseanografi di sekitar lokasi penelitian. b. Pengumpulan Data Data fisika oseanografi meliputi pola pasang surut, batimetri dan kondisi arus perairan. Pengumpulan data pola pasang surut dan batimetri diperoleh dari data sekunder (DISHIDROS TNI AL). Sementara arah dan kecepatan arus dilakukan dengan pengukuran langsung di lapangan (data primer). Pengukuran arah dan kecepatan arus dilakukan pada permukaan (0m), tengah dan dasar perairan. c. Metode Analisis Data Persamaan Formzahl digunakan untuk memperoleh tipe pasut di Indonesia (Pariwono, 989). Komponen pasut tunggal dan ganda diperlukan dalam penggunaan persamaan berikut ini: F K O S M K +O F = S + M = Formzahl Number = Komponen pasut tunggal utama yang disebabkan gaya tarik matahari = Komponen pasut tunggal yang disebabkan gaya tarik bulan = Komponen pasut ganda utama yang disebabkan gaya tarik matahari = Komponen pasut ganda utama yang disebabkan gaya tarik bulan Klasifikasi tipe pasut disampaikan pada Tabel 0. Tabel 0 Kriteria tipe pasut (Pariwono, 989) No Bilangan Formzahl Tipe Pasut. 0-0,5 Semi diurnal. 0,6,50 Kombinasi, cenderung semi diurnal 3.,5 3,00 Kombinasi, cenderung diurnal. > 3,00 Diurnal

3 Kualitas Air a. Tujuan Tujuan pengukuran dan pengambilan sampel kualitas air di sungai, estuari (pantai) dan laut yaitu mengetahui status mutu kualitas air di sekitar lokasi penambangan timah. b. Pengumpulan Data Metode penentuan lokasi pengamatan dilakukan dengan cara purposive sampling, yaitu suatu cara penentuan stasiun sampling dengan melihat pertimbangan kondisi daerah penelitian. Berdasarkan hal tersebut, lokasi pengamatan kondisi kualitas air akan dikelompokkan 3 lokasi, yaitu perairan sungai (sekitar lokasi penambangan), estuari (pantai) dan laut. Lokasi pengambilan contoh air selengkapnya disampaikan pada Tabel dan peta lokasi penelitian disampaikan pada Gambar. Contoh air sungai dan laut diambil secara komposit pada setiap lokasi pengamatan. Pengambilan contoh air laut menggunakan botol Van Dorn sampler. Contoh air sebanyak liter dimasukkan ke dalam beberapa botol polietilen dengan preservasi seperlunya untuk dianalisis di laboratorium. Sebanyak 500 ml contoh air lainnya disimpan dalam botol gelas gelap untuk analisis minyak dan fenol. Penambahan pengawet H SO atau HNO 3 disesuaikan dengan analisis kualitas air yang akan dilakukan. Analisis contoh kualitas air dilakukan di Laboratorium Produktivitas dan Lingkungan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan IPB. Variabel kualitas air yang diamati terdiri atas komponen fisik dan kimia air sungai dan laut (Tabel ). Beberapa variabel fisik kimia perairan meliputi suhu kecerahan, salinitas, ph, oksigen terlarut, fosfat, amonia, nitrit, nitrat, dan silikat merupakan hasil pengukuran dan analisis yang dilakukan oleh tim PO-LIPI. c. Metode Analisis Data Parameter kualitas air laut yang dianalisis secara tabulasi dan deskriptif serta dibandingkan dengan baku mutu yang ada. Baku mutu kualitas air laut mengacu pada Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 5 tahun 00 tentang Baku Mutu Air Laut (Lampiran ), sedangkan baku mutu kualitas air sungai

4 mengacu pada PP No. 8 tahun 00 tentang Pengelolaan Pengendalian Pencemaran Air. Tabel Lokasi pengamatan dan pengambilan contoh kualitas air Stasiun Lokasi Koordinat Keterangan. Laut 0 O 5 8. LS Perairan laut Manggar 08 O 8.5 BT. Laut 0 O LS 08 O BT 3. Laut 0 O LS 08 O BT. Perairan pantai 0 O 5.7 LS Pantai Burung mandi 08 O BT 5. Perairan pantai 0 O LS Pantai Burung mandi 08 O 7 0. BT 6. Perairan pantai 0 O LS Pantai Manggar 08 O BT 7. Perairan pantai 0 O 5.9 LS Pantai Manggar 08 O BT 8. Perairan pantai 0 O LS Pantai Manggar 08 O BT 9. Perairan pantai 0 O LS Pantai Manggar 08 O 8 8. BT 0 Perairan pantai 0 O LS Pantai Manggar 08 O BT. Muara S. Manggar 0 O LS 08 O BT Sungai sekitar lokasi kegiatan TI. Sungai Manggar 0 O LS 08 O BT Sungai sekitar lokasi kegiatan TI 3. Sungai Manggar 0 O LS 08 O BT Sungai sekitar lokasi kegiatan TI. Sungai Manggar 0 O LS 08 O BT Sungai sekitar lokasi kegiatan TI 5. Sungai Manggar 0 O LS 08 O BT Sungai sekitar lokasi kegiatan TI Total 5 3

5 6 N 0 N 6 S W N S E S. Sodor P. Sambu P, Pangkil P. Katalingga P. Buaya P. Ujung Beting P. Singkep p. kayuanak p.bangka p. bulu P. Sugi Besar P. Panjang Natuna P. Kabung p. ayer P. Penebang P. Karimata P. Datu E 08 0' 0" BT 08 5' 0" BT 6 5 P. Keran Kelapa Kampit Gantung 6 Tk Buding Rint Tg. Sengaran S. Pering Manggar BURUNGMANDI SIDEMAR S. L i n ggan g 30 P. Kanis 8 5 C5s6mM Karang Busungserlang 30 St St5 5 7 C5sM St3 St6 St St0 St5 St 3 St7 St 5 3 St9 St8 Tg. Samak Tg. Burungmandi Tg. Medong 3 3 S. Manggar 55 Kr 3 9 Manggar P. Gantung St3 30 P. Siadung Karang Corcyra Karang Hidrograf P. Bakau St P. Busungjong 0 7 St 7 5 P. Bukulimau ' 0" BT 5 30 P. Maranai P. Mempirak 3 8 5' 0" LS ' 0" LS Legenda: Gambar a Peta lokasi pengamatan dan pengambilan contoh RADISHO - P TESIS PENGELOLAAN SUMBERDAYA ALAM DAN LINGKUNGAN SEKOLAH PASCASARJANA IPB Lokasi sampling (kualitas air, sedimen dan biota) Sungai Batas kecamatan Daratan Terumbukarang 96 E 0 E NAD B SUMUT 0 50 kilometers PETA INDEKS Sumber : - Peta Dinas Hidro-Oseanografi lembar Survai lapang, Desember 006 SUMBAR U S Skala kilometres RIAU MALAYSIA BENGKULU JAMBI SUMSEL T LAMPUNG p. leparp. ru 08 E Lokasi Kegiatan

6 W N S E ' 0" BT 08 0' 0" BT " BT 5' 0" LS RADISHO - P TESIS PENGELOLAAN SUMBERDAYA ALAM DAN LINGKUNGAN SEKOLAH PASCASARJANA IPB U B T Skala 0 5 S kilometres 50 0" LS 6 N 96 E 0 E E 08 E NAD MALAYSIA SUMUT P. Sugi Besar P. Panjang Natuna 0 N RIAU S. Sodor P. Sambu P, Pangkil P. Katalingga P. Buaya P. Ujung Beting P. Kabung 0 50 kilometers PETA 6 S INDEKS SUMBAR JAMBI BENGKULU 007 P. Singkep P. Penebang p. kayuanak P. Karimata p.bangka p. bulu p. leparp. ru P. Datu SUMSEL p. ayer LAMPUNG Lokasi Kegiatan Sumber: - Survai lapang, Desember Google Earth, 007 Gambar b Peta lokasi pengamatan dan pengambilan contoh 5

7 6 Tabel Parameter dan metode pengukuran kualitas air No. Parameter Metode Analisis Peralatan Baku Mutu* FISIKA. Suhu Pemuaian Termometer Alami. Kecerahan Visual Secchi disk >3 m 3. Padatan tersuspensi Penimbangan Timbangan Elektronik, Oven Coral: 0 mg/l KIMIA. Salinitas Berat Jenis Refraktometer Coral: 33-3 /oo 5. ph Elektrometrik ph Meter 7-8,5 6. Oksigen terlarut (DO) Titrimetric Winkler/Elektrokimia Titrasi/DO Meter >5 mg/l 7. Fosfat Spektrofotometrik Spektrofotometer 0,05 mg/l 8. Amonia (NH 3 -N) Biru Indofenol Spektrofotometer 0,3 mg/l 9. Nitrit (N-NO ) Spektrofotometrik Spektrofotometer - 0. Nitrat (N-NO 3 ) Spektrofotometrik Spektrofotometer 0,008 mg/l. Silikat (SiO 3 ) Spektrofotometrik Spektrofotometer. Air raksa (Hg) 3. Besi (Fe). Kadmium (Cd) 5. Tembaga (Cu) 6. Timbal (Pb) 7. Seng (Zn) Spektroskopi serapan atom Spektroskopi Serapan Atom Spektroskopi Serapan Atom Spektroskopi Serapan Atom Spektroskopi Serapan Atom Spektroskopi Serapan Atom Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) 0,00mg/l 0,0 mg/l 0,008 mg/l 0,008 mg/l 0,05 mg/l Baku mutu sesuai KepMenLH No. 5 tahun 00 (air laut) dan PP No. 8 Tahun 00 (air sungai).

8 Sedimen Dasar Perairan a. Tujuan Pengambilan sedimen perairan bertujuan untuk mengetahui komposisi sedimen (persentase pasir, debu dan liat) dan kandungan logam berat, terutama di sungai sekitar lokasi penambangan. b. Pengumpulan Data Contoh sedimen diambil dengan menggunakan Peterson Grab. Contoh sedimen ( kg) dimasukkan ke dalam wadah plastik dan dianalisis di laboratorium. Lokasi pengambilan contoh sedimen sama dengan lokasi pengambilan contoh kualitas air. Sedimen dianalisis untuk mengamati tekstur, ph, dan kandungan logam (Fe, Al, Cu, Zn, Pb, Cd, Se, As, dan Hg). Tekstur sedimen dianalisis dengan metode distribusi gradasi butir dengan dasar ASTM, sedangkan kandungan logam dianalisis dengan menggunakan spektroskopi serapan atom (metode AAS). Analisis sampel sedimen dilakukan di Laboratorium Pusat Penelitian Tanah, Departemen Pertanian, Bogor. c. Metode Analisis Hasil analisis tekstur sedimen (pasir, debu dan liat) dikelompokkan kedalam segitiga milar (Gambar 5). Kandungan logam berat pada sedimen dianalisis secara tabulasi dan deskriptif. Baku mutu sedimen untuk perairan Indonesia hingga saat ini belum tersedia (masih tahap studi oleh KLH).

9 8 Gambar 5 Segitiga tekstur sedimen (Arsyad, 006) Komponen Biologi Bentos a. Tujuan Pengambilan sample bentos untuk mengetahui respon bentos terhadap perubahan kualitas sedimen. b. Pengumpulan Data Pengambilan sampel bentos menggunakan Peterson Grab pada 5 lokasi pengamatan. Kemudian dilakukan penyaringan dengan menggunakan saringan bertingkat untuk memisahkan bentos dan lumpur/sedimen di lokasi sampling. Sampel bentos dimasukkan ke kantong plastik dan segera diawetkan dengan formalin %. Identifikasi dan pencacahan dilakukan di Laboratorium Produktivitas dan Lingkungan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan IPB. c. Metode Analisis Analisis bentos meliputi kelimpahan, keragaman, keseragaman, dan dominansi. Kepadatan bentos adalah jumlah individu bentos per meter persegi. Kepadatan bentos adalah: ni Xi = L

10 9 keterangan: Xi = kelimpahan fauna bentos (ind/m ) ni = jumlah spesies individu L = luas area peralatan sampling (m ) Indeks keanekaragaman jenis bentos menggambarkan spesies penyusun komunitas, ditentukan dengan persamaan Shannon (Shannon-Wiener,99 dalam Krebs, 989), sebagai berikut: H = - i= n Σ i= pi log pi keterangan: H = indeks keanekaragaman jenis pi = ni/n; n i = jumlah total individu ke-i; N = jumlah total individu Nilai indeks keanekaragaman ini berkisar antara 0 sampai ~ (tak terhingga). Nilai keragaman mencapai maksimum apabila semua jenis/genera menyebar secara merata. Kategori nilai keragaman menurut Shannon-Wiener (99) dalam Krebs (989) disampaikan pada Tabel 3. Tabel 3 Kategori nilai indeks keragaman No. Nilai Indeks Katagori. 0 < H <,30 Keanekaragaman Rendah.,30 < H > 6,907 Keanekaragaman Sedang 3. H > 6,907 Keanekaragaman Tinggi Indeks keseragaman merupakan penggambaran distribusi individu yang merata dari suatu spesies dalam suatu komunitas. Indeks keseragaman dihitung dengan persamaan Odum (996): H E = H max keterangan: E = indeks keseragaman H = indeks keanekaragaman aktual H max = indeks keanekaragaman maksimum (log S) S = jumlah spesies

11 50 Nilai ini berkisar antara 0 (tanpa unit). Kategori keseragaman biota menurut Simpson (99) dalam Odum (996) disampaikan pada Tabel. Tabel Kategori Nilai Indeks Keseragaman No. Nilai Indeks Kategori. E < 0, Keseragaman Rendah. 0, < E < 0,6 Keseragaman Sedang 3. E > 0,6 Keseragaman Tinggi Nilai indeks keseragaman yang semakin kecil menunjukkan bahwa penyebaran jumlah individu setiap jenis tidak sama sehingga ada kecenderungan satu jenis/individu mendominasi. Semakin besar nilai indeks keseragaman menunjukkan semakin kecilnya kemungkinan dominasi individu pada masing-masing jenis. Indeks dominansi (D) yang digunakan mengikuti metode Simpson dalam Odum (993), yaitu : D = n i= ni N keterangan: D = Nilai dominansi ni = Jumlah individu spesies ke-i N = Jumlah individu Nilai indeks mempunyai kisaran 0, nilai indeks semakin mendekati nol maka dominansi semakin kecil dan sebaliknya apabila indeks mendekati nilai Analisis Keterkaitan antar Komponen Fisik Kimia dan Biologi Analisis keterkaitan untuk mengetahui hubungan antara komponen fisik kimia sedimen dengan kelimpahan bentos, dan konsentrasi elemen logam dengan ukuran butiran tekstur sedimen menggunakan analisis regresi dan korelasi. Analisis regresi dan korelasi dilakukan dengan menggunakan komputer software Minitab versi. Model regresi terdiri atas variabel dependent/respons (y) dan variabel independent/predictor (x). Variabel dependent merupakan variable yang

12 5 dipengaruhi oleh suatu variabel independent. Model regresi linear sederhana dengan satu variabel dependent dan satu variabel independent dinyatakan dalam persamaan (Iriawan dan Astuti, 006): y 0 = β + β x + ε Dengan βo dan β merupakan parameter model dan ε adalah eror/residual model yaitu jarak antara nilai sebenarnya dengan taksiran. Persamaan regresi untuk menganalisis hubungan beberapa variabel independent dan satu variabel dependent dinyatakan dalam persamaan: y β + β x + β x β + ε = x 0 k k Dengan konstanta βo adalah intersep yaitu nilai variable dependent ketika variable independent bernilai 0 (nol). β, β dan β k adalah parameter-parameter model regresi untuk variabel x, x,, x k dan tidak dibenarkan mendekati nol. Dimana ε adalah eror/residual model. Kecukupan model regresi diukur dengan melihat koefisien determinasi (R ). Nilai koefisien determinasi berkisar antara 0- dimana semakin mendekati, maka hubungan antarvariabel semakin kuat. Keeratan hubungan linear antara kedua peubah dapat diukur oleh koefisien korelasi Pearson (Aminuddin, 005), dinyatakan dalam persamaan: r = ( x ( x x)( y x) ( y y) y) Nilai koefisien korelasi berkisar antara hingga Sebaran Spasial Karakteristik Fisik Kimia Air dan Sedimen Sebaran spasial karakteristik fisik kimia air dan sedimen antar stasiun pengamatan digunakan pendekatan analisis komponen utama (principle component analysis) (Legendre dan Legendre, 998; Bengen, 000). Analisis Komponen utama dilakukan dengan menggunakan software Minitab versi. Analisis komponen utama (AKU) merupakan metode statistik deskriptif yang dimaksudkan untuk mempresentasikan dalam bentuk grafik informasi maksimum yang terdapat dalam suatu matrik data. Matrik data tersebut terdiri

13 5 dari stasiun pengamatan sebagai individu statistik (baris) dan karakteristik fisik kimia air atau sedimen sebagai parameter/variabel kuantitatif (kolom). Sebelum dilakukan AKU, data tersebut harus dinormalkan terlebih dahulu melalui pemusatan dan pereduksian. Hal ini dikarenakan parameter-paremater tersebut tidak mempunyai unit pengukuran dan ragam yang sama. Hasil analisis AKU tidak direalisasikan atau dihitung dari nilai-nilai parameter pengamatan (initial), tetapi dari indeks sintetik yang diperoleh dari kombinasi linear nilai-nilai parameter inisial (Legendre dan Legendre, 998). Pemusatan diperoleh dari selisih antara nilai parameter pengamatan dengan nilai rata-rata parameter dengan rumus: C = X ij X i keterangan C = Nilai pusat X ij = Nilai parameter ke-i untuk pengamatan ke-j X i = Nilai rata-rata parameter ke-i Pereduksian merupakan hasil bagi antara nilai parameter yang telah dipusatkan dengan nilai simpangan baku parameter, dengan rumus: R = C Sd keterangan R = Nilai reduksi C = Nilai pusat Sd = Nilai simpangan baku parameter Dalam menentukan hubungan antara dua parameter digunakan pendekatan matriks korelasi yang dihitung dari indeks sintetik (Ludwig dan Reynolds, 988) dengan rumus: B = sxn A sxn A t nxs keterangan B sxn = Matriks korelasi, rij A sxn = Matriks korelasi sintetik, nij A t nxs = Matriks kebalikan (transpose) dari A sxn

14 53 Korelasi linear antara parameter yang dihitung dari indeks sintetiknya adalah peragam dari kedua parameter tersebut yang telah dinormalkan. Diantara semua indeks sintetik yang mungkin, AKU mencari terlebih dahulu indeks yang menunjukkan ragam stasiunnya yang maksimum yang disebut komponen utama pertama (sumbu utama (F)). Suatu proporsi tertentu dari ragam total stasiun dijelaskan oleh komponen utama ini. Kemudian dicari komponen utama kedua (F) yang memiliki korelasi nihil (tidak berkorelasi) dengan komponen utama (F). Komponen utama kedua memberikan informasi tersebar kedua sebagai pelengkap komponen utama pertama. Proses ini terus berlanjut, hingga diperoleh komponen ke-p, yaitu bagian informasi yang dapat dijelaskan semakin kecil, yaitu apabila terjadi penurunan nilai kasar ciri secara drastis atau nilai akar ciri lebih kecil dari peluang satu variabel. Pada prinsipnya AKU menggunakan pengukuran jarak euklidean (jumlah kuadrat perbedaan antara stasiun untuk variabel yang berkoresponden) pada data. Jarak Euiklidean didasarkan pada persamaan: d p ( i, i') = ( X ij X i' j j= ) keterangan i j = stasiun (pada baris) j = parameter (karakteristik) sedimen (pada kolom, bervariasi dari ke p) Interpretasi jarak euklidean adalah semakin kecil jarak euklidean antara dua stasiun, maka semakin mirip karakteristik fisika kimia air atau sedimen antara kedua stasiun tersebut. Sebaliknya, semakin besar jarak euklidean antara dua stasiun, maka semakin berbeda karakteristik fisika kimia air atau sedimen antara kedua stasiun tersebut. Pengelompokkan stasiun yang terbentuk selanjutnya dikonfirmasikan dengan klasifikasi hierarki yang diwujudkan dalam dendogram. Ordinasi klasifikasi dihitung dari jarak euklidean dengan kriteria agregasi yang didasarkan pada keterikatan rata-rata (average linkage).