II. METODE PENELITIAN A. Deskripsi Lokasi Penelitian Sungai Pelus terletak di Kabupaten Banyumas. Sungai ini secara geografis terletak antara 7 o 12'30" LS sampai 7 o 21'31" LS dan 109 o 12'31" BT sampai 109 o 19' 10" BT, dengan ketinggian 24-810 m dari permukaan laut dan memiliki panjang + 28 km dan dan melalui wilayah-wilayah antara lain Banyumas Timur, Kecamatan Sumbang, Kecamatan Baturaden, Kecamatan Purwokerto Utara, Kecamatan Purwokerto Timur, Kecamatan Kembaran, Kecamatan Sokaraja dan Kecamatan Kalibagor. Sungai Pelus berhulu di kaki Gunung Slamet Kecamatan Baturaden serta bermuara pada Sungai Serayu Kecamatan Kalibagor. Aliran Sungai Pelus bagian hulu memiliki kondisi lingkungan sekitar berupa hutan, bagian tengah memiliki kondisi lingkungan berupa pemukiman penduduk, pertanian sedangkan bagian muara memiliki kondisi lingkungan berupa pemukiman penduduk, kegiatan pertanian dan industri kecil. B. Metode Penelitian 1. Teknik Pengambilan Sampel Metode yang digunakan adalah metode survei, dengan teknik pengambilan sampel dilakukan secara komposit pada 5 stasiun. Pengambilan sampel diulang sebanyak 3 kali dengan interval waktu 2 minggu. Penelitian ini dilakukan di Sungai Pelus Kabupaten Banyumas, analisis kualitas perairan dilakukan di Laboratorium Lingkungan Fakultas Biologi Unsoed dan pengamatan dan identifikasi fitoplankton dilakukan di Laboratorium Biologi Akuatik Fakultas Biologi Unsoed. Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Maret-Juli 2014. Tabel 2.1 Lokasi Pengambilan Sampel No Stasiun Lokasi Letak Geografis 1 I Telaga Sunyi Kecamatan Baturaden dengan kondisi lingkungan sekitar berupa hutan 2 II Desa Pandak Kecamatan Baturaden dengan kondisi lingkungan sekitar berupa pemukiman penduduk, pertanian dan perikanan 3 III Desa Ledug Kecamatan Kembaran dengan kondisi lingkungan sekitar berupa pemukiman penduduk, pertanian, peternakan dan industri kecil 07 o 18 29.0 LS dan 109 o 14 30.1 BT Ketinggian 691 m dpl 07 o 23 38.5 LS dan 109 o 14 54.2 BT Ketinggian 117 m dpl 07 o 24 59 8 LS dan 109 o 15 58.3 BT Ketinggian 45 m dpl 3
Tabel 2.1 (Lanjutan) 4 IV Kecamatan Sokaraja dengan kondisi lingkungan sekitar berupa pemukiman penduduk, perkotaan dan industri kecil 5 V Desa Pajerukan Kecamatan Kalibagor dengan kondisi lingkungan sekitar berupa pemukiman penduduk dan pertanian 07 o 28 08.4 LS dan 109 o 18 13.8 BT Ketinggian 31 m dpl 07 o 28 33.1 LS dan 109 o 19 03.6 BT Ketinggian 31 m dpl Variabel penelitian terdiri atas variabel tergantung yaitu jumlah jenis dan jumlah individu fitoplankton dan variabel bebas yaitu faktor fisika-kimia. Parameter yang diamati dalam penelitian ini meliputi parameter utama dan parameter pendukung. Parameter utama yaitu jumlah jenis dan jumlah individu fitoplankton sedangkan parameter pendukung yaitu parameter fisika-kimia perairan yang meliputi suhu, kedalaman, kecepatan arus, penetrasi cahaya, ph, DO, BOD, COD, TSS, TDS, CO 2 bebas, nitrat, nitrit, ortofosfat, ammonia dan silika. 4
2. Bagan Alir Penelitian o Survei o Pengambilan sampel di Sungai Pelus Kabupaten Banyumas Stasiun 1 Stasiun 2 Stasiun 3 Stasiun 4 Stasiun 5 o o Pengambilan sampel air Pengukuran parameter fisika, kimia dan biologi Insitu Eksitu /analisis Pengukuran suhu air dan suhu udara, kedalaman, kecepatan arus, penetrasi cahaya, ph, DO (oksigen terlarut) dan CO 2 bebas Pengambilan Sampel fitoplankton dan diidentifikasi di Lab.Biologi Akuatik Pengukuran TSS, TDS, COD, BOD, ammonia, nitrat, nitrit, orthofosfat, silika di Lab. Lingkungan Unsoed Analisis data menghitung kelimpahan fitoplankton, indeks keanekaragaman dan indeks dominansi, fisika-kimia dianalisis secara deskriptif Mengetahui struktur komunitas fitoplankton di perairan Sungai Pelus Kabupaten Banyumas, Mengetahui keanekaragaman dan dominansi fitoplankton di perairan Sungai Pelus Kabupaten Banyumas dan Mengetahui faktor fisika kimia Perairan Sungai Pelus Kabupaten Banyumas 5
3. Cara Kerja 3.1 Pengambilan Air Sampel Pengambilan sampel air di Sungai Pelus untuk pengukuran DO dan CO 2 bebas yaitu dengan mengambil air permukaan pada tiap stasiun menggunakan botol Winkler 250 ml dan diisi sampai penuh sedangkan secara eksitu yaitu sampel air diambil menggunakan jerigen, dimasukkan ke dalam coolbox kemudian dibawa ke laboratorium lingkungan untuk dianalisis BOD, COD, TDS, TSS, ammonia, nitrat, nitrit, ortofosfat dan silika. 3.2 Penghitungan Kelimpahan Sampel Fitoplankton Pengambilan sampel fitoplankton dilakukan dengan cara mengambil air sebanyak 100l pada setiap stasiun dengan menggunakan ember plastik, kemudian disaring menggunakan plankton net no 25. Air yang tertampung dalam plankton net dipindahkan ke dalam botol sampel plankton dan diberi formalin 40% hingga konsentrasinya menjadi 4%, kemudian diberi lugol sebanyak 2-3 tetes (APHA, 19 89). Formalin yang dibutuhkan dapat diperoleh dengan menggunakan rumus sebagai berikut : C 1.V 1 = C 2.V 2 C 1 = konsentrasi formalin yang dikehendaki C 2 = konsentrasi formalin yang tersedia V 1 = volume air yang terkonsentrasi dalam botol sampel V 2 = volume formalin yang dibutuhkan Identifikasi fitoplankton dilakukan menggunakan mikroskop dengan perbesaran 400 kali. Fitoplankton yang ditemukan diidentifikasi menggunakan buku Davis (1955), Sachlan (1982 ) dan Fresh Water Biology W. T. Edmonson second edition. Plankton yang telah diamati kemudian dihitung kelimpahannya dengan menggunakan metode Lackey Drop Microtransect Counting (APHA, 1989) dengan rumus: Q F Q 1 2 V V 1 2 1 P 1 W Rumus Kelimpahan (Ind/l) = F X N F = jumlah individu per liter N = jumlah plankton rata-rata pada setiap preparat Q 1 = luas gelas penutup 20x20 mm (400 mm 2 ) 6
Q 2 = luas lapang pandang (1,11279 mm 2 ) V 1 = volume air dalam botol penampung (145 ml) V 2 = volume air di bawah gelas penutup (0,045 ml) P = jumlah lapang pandang yang diamati (20 kali) W = volume air yang disaring (100 l) 3.3 Pengukuran Suhu Air (Metode Pemuaian dari APHA, 1992) Suhu air menurut APHA (1992), diukur dengan menggunakan termometer celcius. Termometer dicelupkan ke dalam air selama kurang lebih 5 menit sampai menunjukkan angka yang konstan, lalu dicatat. 3.4 Pengukuran Kedalaman Bagian ujung muka depth sounder ditempelkan ke permukaan air, lalu ditekan tombol on, angka yang nampak adalah menunjukkan kedalaman perairan di lokasi tersebut dengan satuan m. 3.5 Pengukuran Kecepatan Arus Pengukuran kecepatan arus diukur menggunakan tali raffia dengan panjang 5 m yang salah satu ujung diikat dengan bola, kemudian dilepaskan ke badan perairan (sungai) dan dihitung waktunya menggunakan stopwatch hingga bola mencapai jarak 5 m dan dicatat. Kecepatan arus dinyatakan : m/dt x = Panjang tali y = waktu yang ditempuh x 3.6 Penetrasi Cahaya Kecerahan atau penetrasi cahaya diukur menurut Wetzel dan Linkens (1992) yaitu dengan menggunakan Secchi disk dengan diameter 20 cm. Secchi disk diturunkan ke dalam badan air sampai tidak terlihat dan tepat, kemudian dicatat/diukur kedalaman yang didapat sebagai nilai x. Secchi disk diturunkan ke dalam badan air sampai tidak nampak, kemudian diangkat perlahan hingga mulai nampak lagi, lalu dicatat/diukur sebagai nilai y. Besar nilai penetrasi cahaya matahari (kedalaman Secchi disk) dihitung dengan rumus berikut: Penetrasi cahaya = cm x : jarak saat secchi disk tidak terlihat oleh mata 7
y : jarak saat secchi disk terlihat lagi oleh mata 3.7 Pengukuran TSS (Metode SNI 06-6989.26:2004) Kertas Whatman no.41 dibilas dengan akuades, kemudian dioven sampai mencapai berat konstan pada suhu 103 o C sampai dengan 105 o C selama 1 jam, lalu didinginkan di desikator kabinet selama 15 menit. Kertas Whatman no.41 kemudian ditimbang sebagai berat awal (x) menggunakan timbangan analitik. Air sampel diambil 50 ml kemudian disaring dengan kertas Whatman no.41 yang telah ditimbang tersebut. Kemudian Kertas Whatman no.41 dioven sampai mencapai berat konstan pada suhu 103 o C sampai dengan 105 o C, selama 1 jam. Didinginkan dalam desikator selama 15 menit, kemudian ditimbang sebagai berat akhir (y). TSS berikut : ditentukan dengan rumus sebagai = 50 10 mg/l Y = berat kertas saring + residu X = berat kertas saring 3.8 Pengukuran TDS (Metode SNI SNI 06-6989.27:2005) Mangkok porselin dibilas dengan akuades, kemudian dioven sampai mencapai berat konstan pada suhu 180 o C selama 1 jam, lalu didinginkan didesikator kabinet selama 15 menit. Mangkok porselin kemudian ditimbang sebagai berat awal (x) menggunakan timbangan analitik. Air sampel diambil 50 ml kemudian disaring dengan kertas Whatman no.41. Air yang lolos saringan dituang ke mangkok porselin sebanyak 30 ml digunakan untuk mengukur TDS. Kemudian mangkok porselin dioven sampai mencapai berat konstan pada suhu 180 o C, selama 24 jam (1 hari). Didinginkan dalam desikator selama 15 menit, kemudian ditimbang sebagai berat akhir (y). TDS ditentukan dengan rumus sebagai berikut : = 30 10 mg/l Y = berat mangkok porselin + residu X = berat mangkok porselin 8
3.9 Pengukuran ph (Alaerts dan Santika, 1987) Kertas indikator ph diambil satu stik (lembar) dan dicelupkan ke dalam air sungai. Perubahan warna yang terjadi pada kertas ph dicocokkan dengan warna standar pada kemasan dan dicatat hasilnya. 3.10 Pengukuran DO (Metode Titrimetri dari Alaerts dan Santika, 1987) Air sampel diambil dengan botol Winkler 250 ml secara penuh kemudian ditutup (dimungkinkan tidak ada gelembung udara di dalam botol). Ditambahkan 1 ml MnSO 4 dan 1 ml KOH-KI dengan pipet seukuran, botol ditutup kembali (dimungkinkan tidak ada gelembung udara di dalam botol). Botol dikocok perlahan sampai larutan MnSO 4 dan KOH-KI homogen dengan air dan kemudian didiamkan ± 2 menit atau sampai timbul endapan berwarna coklat atau setidaknya sampai cairan supernatan berwarna jernih. Kemudian ditambahkan H 2 SO 4 pekat sebanyak 1 ml dengan pipet seukuran dan botol ditutup kembali. Botol dikocok perlahan atau dibolak-balik hingga semua endapan menjadi larut dan berwarna coklat kekuningan. Diambil 100 ml dengan menggunakan gelas ukur dan tuang ke dalam erlenmeyer. Ditambahkan indikator amilum 3-5 tetes hingga berwarna biru tua. Kemudian dititrasi dengan Na 2 S 2 O 3 0,025 N hingga warna biru tersebut hilang/jernih. Volume titran yang digunakan untuk titrasi dicatat dan dimasukkan ke dalam rumus untuk menghitung kandungan oksigen terlarut. Oksigen terlarut = x p x q x 8 mg/l p = jumlah Na 2 S 2 O 3 0,025 N yang digunakan dalam titrasi (ml) q = normalitas larutan (0,025 N) 8 = bobot setara dengan O 2 1000 = konversi dari ml ke liter 100 = ml sampel yang diambl dari botol winkler ke labu erlenmeyer 3.11 Pengukuran CO 2 Bebas (Metode Titrimetri dari Wetzel dan Likens, 2000) Kadar karbondioksida bebas diukur dengan Metode Titrimetri ( Wetzel dan Likens, 2000). Sampel air dari botol Winkler diambil sebanyak 100 ml dan dituangkan ke dalam labu erlenmeyer, ditambahkan indikator pp sebanyak 3-5 tetes kemudian dilakukan titrasi dengan Na 2 CO 3 0,01 N sampai tepat merah 9
muda. Volume larutan Na 2 CO 3 0,01 N yang dibutuhkan dicatat. Kandungan CO 2 bebas dihitung dengan rumus : Kadar CO 2 bebas = x p x q x 22 mg/l p = jumlah Na 2 CO 3 0,01 N yang digunakan dalam titrasi (ml) q = normalitas larutan (0,01 N) 22 = bobot setara dengan CO 2 3.12 Pengukuran BOD (Metode SNI 06-2503-1991). Biochemical Oxygen Demand (BOD) diukur menggunakan metode SNI 06-2503-1991. Pembuatan larutan blanko : akuades sebanyak 1 liter dituang ke dalam ember kecil kemudian ditambah larutan buffer fosfat, magnesium sulfat, kalsium klorida, dan feril klorida masing-masing 1 ml dan bubuk inhibitor nitrifikasi kira-kira 10 mg. Campuran diaduk dan diaerasikan selama 1 jam dengan suhu 20 o C. Larutan blanko disiapkan sebanyak 2 botol masingmasing 250 ml untuk BOD 0 dan BOD 5. Pengenceran sampel dilakukan menggunakan faktor pengenceran 0,5 dimana 250 sampel dicampurkan dengan 250 larutan blanko hingga 500 ml, kemudian diaduk hingga homogen. Disiapkan 2 botol BOD lalu diisi sebanyak 250 ml sampel yang telah diencerkan untuk BOD 0 dan BOD 5. Sampel untuk BOD 5 dan blanko BOD 5 disimpan dalam BOD indikator pada suhu 20 o C selama 5 hari, sedangkan sampel BOD 0 dan blankonya dititrasi. Setelah hari ke-5 sampel untuk BOD 5 dititrasi begitu pula blankonya. Kandungan BOD dihitung menggunakan rumus : BOD = (X 0 X 5 ) (B 0 - B 5 ) (1-P) mg/l P X 0 : kandungan O 2 terlarut sampel hari ke-0 X 5 : kandungan O 2 terlarut sampel hari ke-5 B 0 : kandungan O 2 terlarut blanko hari ke-0 B 5 : kandungan O 2 terlarut blanko hari ke-5 P : faktor pengenceran 3.13 Pengukuran COD (Metode SNI 06-6989. 15-2004) Air sampel sebanyak 10 ml dimasukkan kedalam labu Erlenmeyer COD 250 ml. Ditambahkan larutan K 2 Cr 2 O 7 0,025 N sebanyak 5 ml dan 3 buah batu didih kedalam air sampel. Ditambahkan asam sulfat sebanyak 15 ml ke dalam air sampel dan dikocok perlahan. Disimpan diatas hot plate selama 2 jam dengan suhu 365 o C. Didinginkan, kemudian air sampel diencerkan dengan 10
menambahkan aquades 100 ml. Ditambahkan 3-4 tetes indikator feroin. Kemudian dititrasi menggunakan larutan FAS 0,1 N dari warna hijau-biru menjadi coklat-merah. COD = mg/l a : blanko b : ml FAS/ jumlah larutan FAS 0,1 N yang terpakai (ml) N : normalitas larutas FAS (0,1 N) 3.14 Pengukuran Nitrat (Metode APHA 1992:4005-NO 3.4-87) Air sampel sebanyak 50 ml disaring dengan kertas Whatman No.1 menggunakan vacum pump. Sampel yang tersaring dipindahkan ke dalam erlenmeyer 50 ml, kemudian ditambahkan 1 ml HCl 1 N kemudian di goyanggoyangkan hingga homogen. Dimasukkan ke dalam kuvet pada alat spektrofotometer, dibaca dan dicatat serapannya pada panjang gelombang 220 nm. 3.15 Pengukuran Nitrit (Metode SNI 06-6989.9:2004) Air sampel sebanyak 50 ml disaring dengan kertas Whatman No.1 menggunakan vacum pump. Sampel yang tersaring dipindahkan ke dalam erlenmeyer 50 ml, Ditambahkan 1 ml sulfanilamide dan 1 ml NED kemudian di goyang-goyangkan hingga homogen. Dimasukkan ke dalam kuvet pada alat spektrofotometer, dibaca dan dicatat serapannya pada panjang gelombang 543 nm. 3.16 Pengukuran Ammonia (Metode SNI 06-2479:1991) Air sampel sebanyak 50 ml disaring dengan kertas Whatman No.1 menggunakan vacum pump. Ditambahkan 1 ml ZnSO 4 dan NaOH sampai terbentuk endapan putih kemudian disaring dengan kertas whatman No.1. Filtrat yang tersaring diambil dan ditambahkan 1-2 tetes EDTA dan 2 ml reagen nessler. Dimasukkan ke dalam kuvet pada alat spektrofotometer, dibaca dan dicatat serapannya pada panjang gelombang 425 nm. 3.17 Pengukuran Silika (Metode SNI 1991;06-2477-1991) Sampel air sebanyak 50 ml ditambahkan 1 ml HCl 1:1. Ditambahkan 2 ml Amonium Molybdate dan didiamkan selama 5 menit. Kemudian ditambahkan 2 11
ml Asam Oksalat. Kandungan silika air sampel diukur menggunakan spektrofotometer dengan panjang gelombang 410 nm, kemudian hasil yang diperoleh dicatat. 3.18 Pengukuran Ortofosfat (Metode SNI 06-6989.31:2005) Air sampel sebanyak 50 ml dimasukkan ke dalam erlenmeyer 50 ml. Ditambahkan 1-2 tetes indikator pp dan ½ tetes NaOH sampai merah muda kemudian ditambahkan 8 ml reagen campuran (AMM Molybdat, K-Antimonil, H 2 SO 4 dan asam ascorbik) ditempelkan kemulut erlenmeyer tunggu 5 menit. Kandungan ortofosfat air sampel diukur menggunakan spektrofotometer dengan panjang gelombang 880 nm. C. Metode Analisis 1. Struktur komunitas dinyatakan dengan : a. Indeks Keanekaragaman (H ) Indeks keanekaragaman Shannon-Wiener yang digunakan untuk mengetahui keanekaragaman jenis. Persamaan yang digunakan untuk menghitung indeks ini adalah persamaan Shanon-Wiener sebagai (Magurran, 1988) : s H = - (Pi) ln (Pi) i=1 H = Indeks keaneragaman Shanon-Wiener ni = Jumlah individu pada jenis ke-i N = Jumlah individu pada semua jenis berikut Kisaran nilai Indeks Keanekaragaman (H ) yang didapat diklasifikasikan sebagai berikut (Magurran, 1988): H < 1 = keanekaragaman rendah 1 < H < 3 = keanekaragaman sedang H > 3 = keanekaragaman tinggi b. Indeks Dominansi Indeks dominansi Simpson digunakan untuk mengetahui adanya pendominasian jenis tertentu di perairan. Persamaan yang digunakan untuk 12
menghitung indeks ini adalah persamaan Simpson seperti berikut, (Odum, 1971): ni D = Σ (Pi) 2 = Σ ( ) 2 N D = Indeks dominansi Simpson ni = Jumlah individu jenis ke-i N = Jumlah total individu Kriteria indeks dominansi menurut Odum (1971) adalah : 0 < C 0,5 = tidak ada jenis yang mendominasi 0,5 < C < 1 = terdapat jenis yang mendominasi 13