BAB III METODOLOGI PENELITIAN III.1 Gambaran Umum Metodologi Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan baik data primer maupun data sekunder. Kedua data ini kemudian digunakan untuk melakukan analisis kerentanan lingkungan terhadap tumpahan minyak. Gambar III.1 menunjukkan skema garis besar metodologi penelitian. Data yang digunakan dalam penelitian ini (Tabel III-1) terdiri dari data hasil pengukuran sisa minyak di dalam sedimen serta model analisis spasial. Hasil pengukuran sisa minyak digunakan untuk melakukan validasi terhadap model analisis spasial yang ada. Model analisis spasial yang digunakan merupakan sebuah model yang mengklasifikasi wilayah berdasarkan tingkat kerentanan lingkungannya. Kriteria umum yang digunakan dalam analisis tingkat kerentanan lingkungan adalah penyesuaian dari kriteria Environmental Sensitivity Index (ESI) U.S (NOAA Ocean Service, 2002). Parameter yang digunakan hanyalah parameter fisik, yakni klasifikasi garis pantai. Sistem pemetaan ini tidak mempertimbangkan parameter sumber daya biologi dan penggunaan ruang pesisir dan laut. Model analisis spasial dengan parameter fisik kemudian ditambahkan dengan analisis beberapa parameter lingkungan yakni temperatur, klorofil-a, dan colored dissolved organic matter (CDOM) Data yang digunakan untuk membuat model sebaran klorofil dan TPL adalah gambar sebaran klorofil dan TPL citra MODIS-Aqua Level 3Standard Mapped Image (SMI3) yang diperoleh dari situs http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/cgi/level3.pl?. Sementara model sebaran CDOM disusun dengan menggunakan citra MODIS- dengan resolusi spasial 1 km. Model sebaran yang disusun kemudian memiliki resolusi 4 km. III - 1
Gambar III.1 Skema Metodologi Penelitian III - 2
Periode waktu pengambilan model sebaran klorofil-a dan TPL adalah pada musim barat 2004 2006 (Juni Agustus) dan musim timur 2004 2006 (Desember Maret). Sementara untuk model sebaran CDOM, citra yang digunakan berasal dari pengambilan pada periode waktu April-Mei 2008. Tabel III.1 Data yang Digunakan Parameter Data Periode waktu Sumber Data Parameter Fisik Model ESI 2003 Hafizh Ali, 2003 TPL dan Juni Agustus 2004 MODIS-Aqua Level Klorofil-a 2006 Website Ocean 3 Standard Mapped Desember Maret Color Image (SMI3) 2004 2006 Colored Dissolved Organic Matter Total Petroleum Hydrocarbon (TPH) MODIS-Aqua dan MODIS-Terra Level 1A April-Mei 2008 Sampling Lapangan Agustus 2006 Website Ocean Color III.2 Penyusunan Model Parameter Kualitas Air Pada penelitian ini, model ESI yang digunakan merupakan model yang telah dibuat sebelumnya sehingga berperan sebagai data sekunder untuk proses analisis. Untuk melengkapi analisis kerentanan lingkungan dari model yang telah ada maka dibuat model penyebaran Temperatur Permukaan Laut (TPL), klorofil-a, dan colored dissolved Organic Matter (CDOM) Pengolahan parameter CDOM meliputi pengolahan awal dan pengolahan lanjut. Pengolahan awal meliputi koreksi radiometrik dan geometrik citra. Koreksi radiometrik dan geometrik berfungsi untuk memulihkan data citra yang mengalami distorsi ke arah gambaran yang lebih sesuai dengan keadaan sebenarnya. Setelah proses ini selesai maka data sudah dapat digunakan untuk mendapatkan informasi selanjutnya dengan cara mengekstrak mengggunakan metode yang sesuai dengan informasi yang diperlukan. III - 3
Pengolahan data menggunakan software Seadas 5.0.. Pengolahan dengan menggunakan SeaDAS (SeaWiFS Data Analysis System) mencakup preprocessing (koreksi geometrik, koreksi atmosfer, land and cloud masking, pemotongan citra) serta pengolahan lanjutan untuk memperoleh informasi mengenai parameter CDOM. Klasifikasi hasil pengolahan data dilakukan dengan menggunakan software ArcGIS 9 baik untuk data TPL, klorofil-a, dan CDOM III.2.1 Temperatur Permukaan Laut (TPL) Algoritma yang digunakan untuk menyusun sebaran temperatur permukaan laut adalah algoritma MODIS standar 11µm NLSST. Algoritma ini merupakan algoritma empirik yang dikembangkan dari regresi nonlinear (polinomial tingkat 4) antara in situ surface reflectance dan rasio remote-sensing reflectance (Rrs) pada saluran yang berbeda. Dasar dari algoritma temperatur permukaan laut adalah sebagai berikut: sec 1 T 31 adalah temperatur kecerahan saluran 31, sementara T 3132 adalah selisih temperatur kecerahan antara saluran 32 dan 31. θ adalah sudut zenith satelit (Brown et al., 1999). Algoritma TPL ini dapat langsung digunakan karena telah dilakukan validasi secara frekuentif. Validasi dilakukan dengan mengukur kondisi atmosfer untuk memvalidasi koreksi atmosferik serta pengukuran TPL in situ (Brown et al., 1999). Data TPL yang digunakan berasal dari North American match-up database dan Global match-up database (Tabel III.2) III - 4
Tabel III.2 Sumber Nilai TPL in situ Sebagai Sumber Validasi Algoritma TPL Tipe Platform Sumber NDBC US National Data Buoy Center, NDBC (melalui NASA/GSFC) Moored buoys Jepang Japanese Meteorological Agency TOGA/ TAO NOAA Pacific Meterological and Environmental Laboratory AOML NOAA Atlantic Oceanographic and Drifting Buoys Meteorological Laboratory MEDS Canadian Marine Environmental Data Service (melalui NASA/GSFC) Sumber: Brown et al., 1999 Setelah citra dipotong berdasarkan koordinat wilayah studi kemudian dilakukan klasifikasi temperatur. Wilayah dibagi menjadi kelompokkelompok rentang temperatur dengan jarak temperatur 10 0 C dimulai dari 20 0 C. III.2.2 Klorofil-a Algoritma yang digunakan untuk menyusun sebaran klorofil adalah algoritma OC3M MODIS chl_a, yakni sebagai berikut: 10.0..... di mana log 443 488 551 Algoritma klorofil-a pada MODIS AQUA telah divalidasi terhadap pengukuran in situ yang dilakukan pada berbagai lokasi (Gambar III.2). Validasi dilakukan pada tanggal 13 Februari 2006 pada 177 titik (Werdell, 2007), kemudian dibandingkan dengan regresi pada hasil pengukuran klorofil-a MODIS AQUA (Gambar III.2). Hasil validasi menunjukkan bahwa pengukuran MODIS-AQUA mendekati nilai hasil III - 5
pengukuran lapangan, sehingga algoritma ini dapat digunakan untuk menganalisis klorofil-a di perairan laut. (a). (b) Gambar III.2 (a) Peta Global Titik Pengukuran Lapangan Klorofil-a (b) Hasil Regresi Klorofil-a Pengukuran Lapangan dan Pengukuran Citra MODIS-AQUA (Sumber: Werdell, 2007) III - 6
III.2.3 Colored Dissolved Organic Matter (CDOM) CDOM adalah fraksi materi organik terlarut yang menyerap cahaya baik ultraviolet maupun cahaya tampak. Dalam literatur, materi organik terlarut juga disebut sebagai colored dissolved organic matter (CDOM), humus akuatik, Gelbstoff, atau materi kuning (yellow matter). Istilah ini mengacu pada semua senyawa organik terlarut yang secara signifikan berkontribusi terhadap absorpsi cahaya pada gelombang tertentu. CDOM disebabkan oleh pelapukan partikel organik (organic detritus), yang melepaskan senyawa tanin ke dalam air, sehingga menyebabkan warna air menjadi kuning hingga coklat. Partikel organik secara alami terjadi pada materi tumbuhan mati, seperti daun, dan jasad fitoplankton yang diproduksi dalam badan air. CDOM juga dapat berasal dari aktivitas manusia, seperti penambahan nutrien yang memacu pertumbuhan fitoplankton, dan meningkatkan jumlah fitoplankton yang mati. Konsentrasi materi organik terlarut yang tinggi terdapat di rawa, danau, dan sungai. Konsentrasi lebih rendah ditemukan di estuari dan area pesisir (Kirk, 1994 dalam Abu Daya, 2004). Konsentrasi terendah dari materi organik terlarut ditemukan di wilayah laut terbuka. CDOM merupakan parameter yang penting untuk diukur selain karena korelasinya terhadap salinitas, CDOM juga merupakan komponen yang mengumpulkan logam dan PAH, memisahkannya dari air sehingga menurunkan toksisitas terhadap organisme. Namun, CDOM dapat pula menurunkan konsentrasi oksigen terlarut dalam perairan alami, menyebabkan lepasnya nutrien (Bushaw et al., 1996 dalam Coble et al.,2003), dan beberapa logam dari sedimen. CDOM diukur dengan menggunakan model semi-analitikal biomodel Garver-Siegel-Maritorena-2001, yakni dengan mengukur koefisien absorpsi gelbstoff dan material detrital pada gelombang 412 nm per meter (a dg (412)m -1 ) air. III - 7
III.3 Pengambilan Sampel Pemantauan lapangan dilakukan untuk mengetahui kondisi lingkungan di wilayah studi. Lampiran A.2 menguraikan secara singkat hasil pemantauan lapangan yang dilakukan pada tahun 2006. Sampel kemudian diambil untuk melakukan validasi terhadap model spasial fisik (model ESI). Pemantauan lapangan dilakukan di 48 titik dengan sampel diambil di 15 titik (Gambar III.3) secara komposit dari setiap titik pengambilan, yakni dengan mengambil tiga subsampel dari setiap titik. Setiap subsampel dari satu titik dimasukkan ke dalam satu kantong plastik dan dicampur. Tanggal pengambilan sampel adalah 6-7 Agustus 2006 dengan waktu pengambilan bervariasi (Tabel III.3). Hanya 14 sampel yang kemudian diperiksa oleh karena keterbatasan medium sampel. Tabel III.3 Waktu dan Posisi Pengambilan Sampel No. ID Tanggal Jam Posisi X Y 1 PRA010 6 Agustus 17.55 678718 9364962 2 PRA011 6 Agustus 17.50 678753 9364998 3 PRA012 6 Agustus 17.45 678795 9365032 4 PRA015 6 Agustus 17.32 678910 9365032 5 PRA017 6 Agustus 17.25 678950 9364952 6 PRA019 6 Agustus 17.19 678944 9364852 7 PRA029 6 Agustus 16.45 678798 9364506 8 PRA030 6 Agustus 16.36 678780 9364462 9 PRA045 6 Agustus - 678456 9364254 10 PRA053 6 Agustus - 678526 9364516 11 PRA09B 7 Agustus 07.07 678713 9364944 12 PRA11A 7 Agustus 07.15 678755 9365016 13 PRA11B 7 Agustus 07.19 678712 9365064 14 PRA15A 7 Agustus 07.43 678954 9365012 Sumber: Rallyanti, 2006 III - 8
Gambar III.3 Posisi titik-titik pengambilan data Pulau Pramuka III.4 Pengukuran Total Petroleum Hydrocarbon Pengukuran Total Petroleum Hydrocarbon (TPH) dilakukan dengan menggunakan metode ekstraksi-soxhlet. Prinsip pengukurannya adalah sampel sedimen diasamkan dengan menggunakan asam klorida pekat hingga terjadi pemisahan antara minyak dan lemak dengan sedimen. Selanjutnya, sampel dibungkus dengan menggunakan kertas thimbel dan diekstraksi dengan alat Soxhlet menggunakan pelarut hexane. Hasil ekstraksi kemudian dilarutkan kembali dengan menggunakan pelarut hexane. Ke dalamnya kemudian ditambahkan silika gel untuk memisahkan lemak dari minyak. Hasil ekstraksi tersebut kembali diekstraksi dengan menggunakan alat Soxhlet serta pelarut hexane untuk memperoleh hasil akhir TPH dalam selisih berat residu ekstraksi dengan berat labu ekstraksi awal. Langkah-langkah pengerjaan pengukuran TPH diuraikan di bawah ini: 1. Pengukuran total oil and grease III - 9
a. Menimbang 20 ± 0,5 gram sampel dalam beaker glass 150 ml. Menambahkan HCl pekat 0,3 ml hingga phnya 2,0 atau kurang, b. Memasukkan sampel ke dalam kertas thimble. Beaker dibersihkan dengan potongan kecil kertas saring yang telah dilembabkan dengan pelarut lalu dimasukkan ke dalam kertas thimble. Mengikat kertas thimble dengan benang kasur. c. Menimbang tabung ekstraksi. Masukkan 100 ml pelarut atau hingga melimpas ke tabung ekstraksi. Lakukan ekstraksi pada alat Soxhlet selama 4 jam atau sebanyak 20 putaran per jam. d. Hentikan proses ekstraksi setelah tidak terlihat lagi ada aliran. Dinginkan sesaat, masukkan ke dalam oven 105 0 C selama 1 jam. Dinginkan di dalam desikator, lalu timbang 2. Pengukuran Total Petroleum Hydrocarbon a. Gunakan ekstrak oil and grease pada percobaan sebelumnya. Masukkan ke dalam beker glass, larutkan kembali ekstrak dengan 100 ml pelarut heksan, b. Untuk 100 ml pelarut tambahkan 3,0 silika gel per 100 mg total oil and grease. c. Tutup beker glass, aduk dengan magnetic stirrer selama 5 menit, d. Pasang kertas saring pada corong Buchner, sampel dilewatkan ke dalam corong Buchner, kemudian dilakukan penyaringan dengan cara dihisap dengan pompa vakum, e. Dengan menggunakan pinset, kertas saring dipindahkan ke dalam gelas arloji. Corong Buchner dibersihkan dengan kertas saring untuk menangkap oil and grease yang menempel pada permukaan Corong Buchner. Kertas saring tersebut digabungkan dengan kertas saring pada gelas arloji. f. Kertas saring dimasukkan ke dalam kertas thimbel, dikeringkan dalam oven 105 0 C selama 30 menit. g. Timbang tabung ekstraksi. Masukkan 100 ml pelarut atau hingga melimpas ke tabung ekstraksi. Lakukan ekstraksi pada alat Soxhlet selama 4 jam atau sebanyak 20 putaran per jam. III - 10
h. Hentikan proses ekstraksi setelah tidak terlihat lagi ada aliran. Dinginkan sesaat, masukkan ke dalam oven 105 0 C selama 1 jam. Dinginkan di dalam desikator, lalu timbang. III - 11