METODE PENELITIAN Lokasi Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di jalur hijau jalan yang terdapat di Jalan Tol Jagorawi (Jakarta-Bogor-Ciawi). Analisis konsentrasi partikel timbal udara dilaksanakan di Pusat Penelitian Lingkungan Hidup (PPLH) IPB. Untuk analisis konsentrasi jerapan timbal oleh daun dilaksanakan di Laboratorium Biokimia FMIPA IPB. Waktu Penelitian Penelitian dilaksanakan dari bulan Oktober 2010 sampai dengan bulan Oktober 2011 mulai dari perijinan, persiapan, pelaksanaan dan analisis di laboratorium. Disain Penelitan Struktur utama jalur hijau yang digunakan untuk mengkaji perbedaan keefektifan dalam mereduksi partikel timbal adalah lebar jalur hijau. Oleh karena itu perlu dicari plot-plot penelitian yang mewakili perbedaan lebar jalur hijau. Pada penelitian ini dibatasi pada tiga lebar jalur hijau. Untuk membedakan lebar jalur hijau di lapangan, maka digunakan jumah baris yaitu : (1) satu baris; (2) dua baris; (3) lebih dari dua baris. Selain plot yang berupa jalur hijau, juga terdapat plot yang berupa jalur terbuka; plot ini berfungsi sebagai pembanding atau kontrol. Untuk lebih jelasnya, maka plotplot penelitian yang digunakan adalah seperti ditunjukkan pada Tabel 2. Tabel 2 Plot-plot penelitian yang digunakan No. Plot Penelitian Kondisi 1. 2. 3. 4. Plot Penelitian I Plot Penelitian II Plot Penelitian III Plot Penelitian IV Jalur terbuka Jalur hijau dengan 1 baris tanaman Jalur hijau dengan 2 baris tanaman Jalur hijau dengan lebih dari 2 baris tanaman
29 Persiapan Penelitian Persiapan penelitian yang dimaksudkan adalah penentuan jalur hijau yang akan dijadikan plot-plot penelitian. Adapun tahapannya seperti diuraikan di bawah ini. Survey Pendahuluan Survey pendahuluan merupakan langkah awal untuk mengetahui kondisi umum jalur-jalur hijau. Dalam penelitian ini diperlukan tiga plot jalur hijau yang akan dijadikan plot-plot penelitian dengan kriteria: (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Ketiga jalur hijau yang dijadikan plot penelitian merupakan satu jenis (spesies) tanaman dengan dimensi (tinggi total, tinggi bebas cabang dan diameter batang) dan kerapatan kurang lebih sama; Pohon-pohon penyusunan plot-plot penelitian merupakan pohon yang sehat dan tidak mengalami kerusakan. Panjang jalur hijau 50 100 m; letak jalur hijau dengan jalan mempunyai ketinggian yang relatif sama; Jarak plot-plot jalur hijau dengan jalan raya kurang lebih sama; Pola jalan relatif sama; Mempunyai strata tajuk yang sama; berdasarkan penelitian Irwan (1994) bahwa hutan kota dengan strata banyak mempunyai pengaruh positif terhadap kualitas lingkungan hidup, termasuk dalam penurunan konsentrasi debu udara ambien; oleh karena itu pada penelitian ini, faktor strata tanaman tidak diuji kembali. Lokasi plot-plot jalur hijau tidak terpengaruh dari sumber emisi lain seperti pabrik, rumah tangga. Inventariasi Struktur Jalur Hijau Setelah melaksanakan survey pendahuluan, maka diperoleh plot-plot penelitian. Selanjutnya dilakukan pengamatan dan pengukuran pada plot-plot terpilih seperti berikut :
30 (1) Pengukuran Azimuth Pengukuran azimuth dilakukan untuk mengetahui arah jalur hijau jalan atau jalur terbuka. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan kompas. (2) Lebar Jalur Hijau Lebar jalur hijau diukur dari tajuk terluar pohon yang dekat dengan jalan sampai dengan tajuk terluar pohon baris paling belakang jalur hijau jalan dengan arah tegak lurus jalan. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan meteran gulung dan tambang. (3) Jumlah Baris Tanaman Jumlah baris tanaman sudah diketahui ketika akan menentukan plot-plot penelitian. (4) Kerapatan Tanaman Kerapatan tanaman dengan melihat jarak tanam antar pohon. Pengukuran jarak tanam dilakukan dengan menggunakan meteran gulung. (5) Indeks Luas Daun (ILD) Indeks Luas Daun (ILD) merupakan perbandingan luas daun total dengan luas proyeksi tajuk. Untuk pengukuran indeks luas daun (ILD) digunakan alat HemisphericalView Canopy Analyzer (Hemi View) yang diolah dengan menggunakan HemiView2.1. Canopy Analysis Software. Pemotretan dilakukan beberapa kali sesuai dengan panjang dan lebar jalur hijau. Hasil pemotretan dihutungan ILD-nya dan dirata-ratakan. (6) Tinggi Total dan Tinggi Bebas Cabang Tinggi total dan tinggi bebas cabang diukur dengan menggunakan alat Haga Hypsometer. Tinggi total diukur dari pangkal pohon sampai dengan ujung tajuk pohon, sedangkan tinggi bebas cabang diukur dari pangkal pohon sampai dengan cabang pertama pohon.
31 (7) Diameter Pohon Diameter pohon merupakan diameter setinggi dada yang diukur pada ketinggian 1,3 m. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan pita ukur sehingga diperoleh keliling pohon. Selanjutnya dengan menggunakan rumus keliling lingkaran, akan diperoleh diameter pohon. (8) Pembuatan Diagram Profil Diagram profil ini dibuat untuk mendapatkan gambaran secara menyeluruh kondisi struktur jalur hijau yang digunakan sebagai plot-plot penelitian. Data yang diperlukan dalam membuat diagram profil adalah: nama jenis, tinggi total, tinggi tinggi bebas cabang, luas proyeksi tajuk, diameter pohon, serta posisi pohon terhadap sumbu dan y dalam hal ini panjang dan lebar plot (Gambar 5). Untuk membantu pembuatan diagram profil, maka kondisi tegakan dan pohon penyusunnya didokumentasikan dengan menggunakan Kamera Digital. Sumbu Y Sumbu X Posisi Pohon Gambar 5 Pemetaan pohon untuk diagram profil. Pelaksanaan Penelitian Pereduksian Partikel Timbal Udara oleh Jalur Hijau Untuk mengetahui besarnya pereduksian konsentrasi partikel timbal udara, maka dilakukan pengukuran di beberapa titik sekitar plot-plot penelitian. Kegiatan ini dilakukan dua tahapan yaitu pengambilan sampel udara di lapangan dan analisis konsentrasi partikel timbal di laboratorium.
32 Penelitian Lapangan 1) Pengukuran Konsentrasi Partikel Timba Udara a) Titik Sampel Udara Pengukuran konsentrasi partikel timbal udara dilaksanakan di setiap plot penelitian jalur hijau dan daerah terbuka. Di setiap plot penelitian diambil sampel empat titik yaitu T0, T1, T2 dan T3. T0 merupakan titik sumber emisi yang terletak di tajuk terluar jalur hijau jalan yang dekat dengan jalan atau berjarak 3 m untuk jalur terbuka. T1, T2 dan T3 secara berturut-turut merupakan titik di belakang jalur hijau dengan jarak 5 m, 15 m dan 30 m, sedangkan untuk jalur terbuka, T1, T2 dan T3 merupakan titik dengan jarak 5 m, 15 m dari titik emisi (T0). Untuk lebih jelasnya titik pengambilan sampel udara untuk masing-masing jalur seperti terlihat pada Gambar 6 sampai dengan Gambar 9. Jalur Hijau T3 T2 T1 T0 Arah Angin 30 m 15 m 5m Jalan raya Keterangan : : lokasi pengambilan sampel udara ambien Gambar 6 Sketsa lokasi pengambilan sampel udara untuk pengukuran konsentrasi partikel timbal udara sekitar jalur hijau (satu baris).
33 Jalur Hijau T3 T2 T1 T0 Arah Angin 30 m 15 m 5m Jalan raya Keterangan : : lokasi pengambilan sampel udara ambien Gambar 7 Sketsa lokasi pengambilan sampel udara untuk pengukuran konsentrasi partikel timbal udara di sekitar jalur hijau (dua baris) Jalur Hijau T3 T2 T1 T0 Arah Angin 30 m 15 m 5m Jalan raya Keterangan : : lokasi pengambilan sampel udara ambien Gambar 8 Sketsa lokasi pengambilan sampel udara untuk pengukuran konsentrasi partikel timbal udara sekitar jalur hijau (lebih dari dua baris)
34 T3 T2 T1 T0 30 m 15 m 5m 0m Jalan raya Arah Angin Keterangan : : lokasi pengambilan sampel udara ambien Gambar 9 Sketsa lokasi pengambilan sampel udara untuk pengukuran konsentrasi partikel timbal udara di daerah terbuka b) Waktu Pengambilan Sampel Udara Waktu pengambilan sampel adalah pada saat hari kerja yaitu pada hari Senin- Jum at, dengan kondisi cuaca terang, antara Pukul 08.00-17.00. Oleh karena keterbatasan alat, maka pengambilan sampel udara tidak dilakukan secara serempak, dengan asumsi bahwa kondisi iklim sebelum pengambilan sampel udara mempunyai kondisi yang sama. Pada setiap titik dilakukan pengulangan sebanyak tiga kali, kecuali untuk jalur terbuka dan jalur dengan satu baris tanaman dilakukan dua kali pengulangan. Dengan demikian terdapat empat puluh sampel udara. c) Teknik Pengambilan Sampel Udara Dalam pengambilan sampel partikulat di udara dipengaruhi oleh kecepatan aliran udara masuk dan kemiringan inlet pada alat sampling dan bentuk serta ukuran inlet (Soedomo, 2001). Untuk mendapatkan hasil sampling yang representatif, sampling partikulat harus dilakukan pada kondisi isokinetik yaitu kondisi dimana kecepatan aliran di dalam saluran penghisap sampel sama dengan kecepatan aliran ratarata di dalam saluran (cerobong). Kondisi ini terutama sangat diperlukan pada pengambilan partikel yang relatif besar (berdiameter lebih dari 5 mikron). Apabila sampling tidak dilakukan secara isokinetik, maka akan terjadi kesalahan-kesalahan sebagai berikut: (1) volume sampling tidak sebanding dengan luas penampang; (2) partikel dengan diameter 3-5 mikron akan mengalami penyimpangan dari aliran gas.
35 Pengukuran kandungan debu di udara ambien menggunakan metode Gravimetri. Pengambilan sampel udara dilakukan dengan menggunakan alat Low Air Sampler merk Sibata Scientific Technologi Ltd dengan spesifikasi seperti pada Lampiran 1. Kecepatan aliran yang digunakan 41 liter per menit pada ketinggian 1,5 m. Seperangkat alat ini diletakkan di lokasi pengambilan contoh udara. Dalam satu set low volume air sampler terdiri dari beberapa peralatan yaitu : (1) Dust collector untuk menangkap debu di udara, (2) Vacum untuk menghisap debu (3) Flowrate untuk mengetahui laju aliran debu yang terhisap (4) Kertas saring yang diletakkan di dalam dust collector, yang berfungsi menampung berbagai macam partikel yang melayang di udara Untuk menjalankan semua fungsi peralatan diperlukan tenaga listrik yang dihasilkan dari genset merk Elema SH 1000 DX, Sawafuji Honda. Pengambilan contoh udara dilakukan di masing-masing titik sampel selama 3 jam Setelah 3 jam kertas saring yang terdapat di dust collector dikeluarkan dan disimpan ke dalam plastik tertutup yang telah diberi label berupa urutan titik contoh dan lokasi pengambilan udara. 2) Pengukuran Faktor-faktor Iklim Faktor-faktor iklim yang diukur adalah suhu udara, kelembaban udara, arah dan kecepatan angin. Lokasi-lokasi pengukuran faktor-faktor tersebut sesuai dengan titik pengambilan sampel udara. Higro-thermometer digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban udara, sedangkan untuk mengukur kecepatan angin digunakan Anemometer merk Veloccalc TSI Model 8357. Pengambilan data dilakukan pada saat pengambil sampel udara. 3) Pendugaan Kepadatan Lalu-lintas Untuk mengetahui jumlah kendaraan bermotor yang melewati lokasi penelitian maka dilakukan penghitungan jumlah kendaraan bermotor. Penghitungan jumlah kendaraan bermotor dilakukan pada saat pengambilan sampel udara.
36 Metode penghitungan yang digunakan adalah metode scanning, yaitu dilakukan sampling jumlah kendaraan bermotor dengan intensitas sampling 50 persen (30 menit penghitungan dan 30 menit istirahat). Kendaraan bermotor dibedakan atas kendaraan roda empat dan roda lebih dari empat. Analisis Konsentrasi Partikel Timbal di Laboratorium Debu merupakan total konsentrasi dari berbagai jenis partikulat yang ditangkap oleh kertas saring. Selanjutnya, kertas saring yang mengandung debu dibagi menjadi empat bagian, dimasukkan ke dalam oven dan dipanaskan pada suhu 105oC selama 2 jam, kemudian didinginkan dan ditimbang. Sebagai kontrol digunakan kertas saring tanpa debu yang dikeringkan di dalam oven pada suhu 105oC selama 2 jam, kemudian didinginkan dan ditimbang (berat kertas saring dianggap tetap). Konsentrasi debu dihitung, dengan persamaan: W1 W 0 C = Vr Keterangan: C = konsentrasi debu (µg.m-3) Wo = berat kertas saring sebelum pengambilan contoh udara W1 = berat kertas saring sesudah pengambilan contoh udara Vr = volume contoh udara yang sudah dikoreksi Vr (volume contoh udara yang sudah dikoreksi), diperoleh dengan menggunakan persamaan: Vr = V P 760 298 t + 273 Keterangan: Vr = volume contoh udara yang sudah dikoreksi (m3) V = volume contoh udara P = tekanan atmosfer (mm/hg) selama pengambilan contoh udara t = suhu udara (0C) selama pengambilan contoh udara Setelah dilakukan analisis konsentrasi debu, selanjutnya sampel tadi dianalisis untuk memperoleh konsentrasi partikel timbal (Pb). Analisis partikel dilakukan dengan cara meletakkan kertas saring di cawan petri dan dipanaskan dalam
37 muffle furnace pada suhu 105oC selama 6 jam, kemudian didinginkan. Kertas saring dimasukkan ke dalam gelas beaker dan dilarutkan ke dalam aqua regia (campuran HCl dan HNO3 pekat, 3 : 1), kemudian dipanaskan di hot plate selama 30 menit sambil diaduk sampai kertas saring menjadi putih. Larutan disaring dan diencerkan dengan aquades menjadi 100 ml. Dari larutan ini dilakukan pengukuran kandungan timbal menggunakan atomic absorbtion spechtrophotometer pada panjang gelombang 217 nm. Hasil perhitungan dikonversi terhadap volume contoh udara yang sudah dikoreksi yaitu μg timbal per m3 volume contoh udara yang sudah dikoreksi. Analisis Data Untuk melihat hubungan antara kondisi jalur hijau dengan konsentrasi Pb udara pada setiap titik contoh ditampilkan dalam bentuk tabel, grafik, nilai rata-rata, selisih nilai konsentrasi dan persentase penurunan konsentrasi. Selanjutnya, untuk melihat perbedaan kemampuan jalur hijau dalam mereduksi konsentrasi partikel Pb pada berbagai jarak di belakang jalur hijau, maka digunakan Rancangan Acak Kelompok dan jika berbeda nyata maka dilakukan pengujian dengan Uji Beda Nyata Terkecil (BNT) pada taraf α = 5%. Pengolahan data dengan menggunakan Program SPSS Versi 15.00. Jerapan Debu dan Partikel Timbal oleh Daun Penentuan Plot Penelitian Lokasi pengambilan sampel daun dilakukan pada plot jalur hijau jalan dengan jumlah lebih dari dua baris. Plot jalur hijau mempunyai panjang 50 meter, dengan jumlah pohon yang digunakan dalam penelitian sebanyak sembilan pohon, terdiri dari 3 pohon di baris pertama, 3 pohon di baris kedua dan 3 pohon di baris ketiga. Pohon sampel dipilih secara purposive sampling. Jarak antar pohon yang dipilih pada baris kurang lebih 17 meter; sedangkan jarak antar baris pertama dengan baris kedua kurang lebih 3,5 meter, demikian juga halnya antara baris kedua dengan baris ketiga. Jarak antara proyeksi tajuk terluar pohon baris pertama dengan Jalan Tol Jagorawi adalah 3 meter. Untuk lebih jelasnya, letak pohon pada plot penelitian adalah seperti terlihat pada Gambar 10.
38 Jalan Tol Jagorawi 50 m Pohon1 Pohon2 Pohon3 Pohon1 Pohon2 Pohon3 Pohon1 Pohon2 Pohon3 Gambar 10 Sketsa plot penelitian. Pengambilan Sampel Daun Daun diambil pada tajuk depan dan tajuk belakang pohon sampel. Tajuk depan merupakan bagian tajuk yang menghadap ke jalan. Lokasi pengambilan daun kurang lebih terletak pada bagian tengah tajuk dengan ketinggian berkisar antara 5-8 meter. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 11. Lokasi pengambilan sampel daun Jalan Tol Jagorawi Gambar 11 Sketsa lokasi pengambilan daun sampel pada tajuk. Pengambilan daun dilakukan secara serempak dalam hari yang sama. Letak daun yang diambil adalah daun yang telah membuka sempurna, berwarna hijau,
39 menempati posisi kedua atau ketiga dari ujung dan pangkal ranting pohon (Soekarsono 2001) seperti pada Gambar 12, disamping itu daun yang diambil tidak mengalami kerusakan akibat hama dan penyakit. Jumlah daun yang diambil untuk setiap ulangan sebanyak 15 helai daun. Pengambilan daun dilakukan dengan cara memanjat dan digunting dengan menggunakan gunting stek. Selanjutnya daun dimasukkan ke dalam kantong plastik. Berdasarkan letak pohon dan posisis tajuk, maka terdapat 18 sampel yang dianalisis di labotarorium. Daun Muda Daun Dewasa (Daun Sampel) Daun Tua Gambar 12 Bagian daun yang digunakan untuk analisis kandungan partikel Pb. Analisis Jerapan Debu dan Partikel Pb Sebelum melakukan analisis konsentrasi partikel Pb, terlebih dahulu menentukan konsentrasi debu. Daun-daun contoh yang ada di dalam kantong plastik masing-masing dicuci dengan 100 ml aquades sebanyak empat sampai lima kali (sampai air cucian jernih/ tidak mengandung debu). Air cucian ditampung dalam gelas beaker, selanjutnya disentrifuse sampai debu terpisah dari air pelarut. Debu dibilas ke dalam cawan petri yang sudah diketahui beratnya dan diuapkan pada suhu 1050C selama 2 jam, kemudian didinginkan dan ditimbang beratnya. Daun-daun contoh kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 1050 selama 2 jam, kemudian didinginkan dan dihitung beratnya. Jumlah jerapan debu dihitung dengan persamaan: Jerapan debu = Berat debu (µg)/berat kering daun (g) Untuk menentukan konsentrasi partikel dilakukan dengan cara melarutkan debu ke dalam cawan Petri dengan 2 ml HCl 25 persen dan 0,5 ml HNO3 pekat, diaduk sampai larut dan diencerkan menjadi 10 ml. Pipet 1 ml larutan dan diencerkan menjadi
40 10 ml. Dari larutan ini dilakukan pengukuran timbal dengan menggunakan atomic absorbtion spechtrophotometer. Kandungan partikel dihitung terhadap berat kering daun yaitu µg partikel per g berat kering daun.. Analisis Data Jerapan Debu dan Partikel Timbal Data jerapan konsentrasi partikel Pb oleh daun ditampilkan dalam ditampilkan dalam bentuk tabel, histogram, grafik, nilai rata-rata, selisih nilai konsentrasi, persentase penurunan konsentrasi. Selanjutnya, untuk mengetahui perbedaan konsentrasi jerapan partikel Pb berdasarkan letak pohon dan posisi tajuk, maka digunakan pola faktorial dalam Rancangan Acak Lengkap dan jika berbeda nyata maka dilakukan pengujian dengan Uji Beda Nyata Terkecil (BNT). Selain itu, juga dilakukan simulasi untuk mengetahui efektivitas jalur hijau jalan berdasarkan prediksi emisi partikel timbal dari kendaraan bermotor dan besarnya jerapan oleh jalur hijau. Pola Sebaran Spasial Konsentrasi Partikel Timbal di Sekitar Jalur Hijau Untuk membuat isopleth sebaran konsentrasi partikel Pb di sekitar jalur hijau jalan dan jalur terbuka digunakan metode interpolasi Kriging dengan menggunakan software ArcGIS 9.3.1. Data yang digunakan adalah hasil pengukuran konsentrasi partikel Pb pada berbagai titik pengambilan sampel udara. Setiap titik pengambilan sampel udara dicatat lokasi geografisnya dengan menggunakan alat GPS (Global Position System) Garmin GPS76.