BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada bulan September 2015 sampai dengan Maret 2016. Tempat penelitian berada di sub Das Sei Kalemba (DAS Padang) dengan luasan 734 ha atau merupakan Perkebunan Kelapa Sawit PTPN 4 kebun Pabatu Kab. Serdang Berdagei Provinsi Sumatera Utara, secara geografis terletak 3 0 12 20 s/d 3 0 16 50 LU dan 99 0 7 30 BT. Alat dan Bahan Penelitian Alat-alat yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah seperangkat komputer dengan software Microsoft Office, water level logger, GPS, Arcgis Ver 10.1, sekat ukur Cipoletti. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah peta DEM, data debit sungai, sampel air sungai. Metode Penelitian Metode penelitian yang digunakan adalah observasi lapangan dan data penelitian yang digunakan terdiri atas data primer dan data sekunder. Data primer diperoleh secara langsung dengan observasi di daerah sub- DAS. Data primer di sungai meliputi pengambilan sample air secara komposit untuk dilakukan analisis total nitrogen (TN) dan total fosfor (TP). Pengambilan sample dilakukan setiap 2 (dua) minggu sekali. Pada sungai juga diukur tinggi muka air setiap 30 menit digunakan alat water level loggers. 21
22 Data sekunder diperoleh dari instansi-instansi terkait yaitu data curah hujan, data jaringan sungai, batas DAS dan sub-das diperoleh melalui analisis data DEM. Prosedur Penelitian A. Pengukuran Debit 1. Pembuatan Sekat Ukur Cipoletti dan bangunan water level logger. a. Membuat Peta DAS/sub DAS menggunakan software ArcGis Ver 10.1. b. Menentukan titik outlet/tempat pengukuran debit sungai dan pengambilan sampel air. 2. Pengukuran tinggi muka air dengan water level logger. 3. Perhitungan Debit Perhitungan debit dilakukan dengan Persamaan 2. B. Pengambilan sampel di lapangan 1. Pengamatan data primer/pengambilan sampel air. 2. Pengumpulan data sekunder berupa data curah hujan dan data pemupukan. 3. Analisa Total Nitrogen (TN) dan Total Fosfor (TP) C. Pengujian di laboratorium 1. Menganalisis Nitrogen total tanah dengan metode Kjeldhal 2. Menganalisis Fosfor tersedia tanah dengan metode Asam Askorbat dengan menggunakan alat spektrometer.
23 Parameter Penelitian 1. Kandungan Total Nitrogen Kandungan total Nitrogen dapat dihitung dari Persamaan (1). 2. Kandungan Total Fosfor Kandungan total Fosfor dapat dihitung dengan rumus : y = 0,195x 0,021 Dimana : y = absorben (hasil yang didapat dengan menggunakan spektrometer) 3. Hubungan debit air dengan total Nitrogen dan total Fosfor Hubungan debit air dengan total Nitrogen dan total Fosfor dilakukan dengan cara membandingkan hubungan debit air dengan total Nitrogen dan total Fosfor menggunakan grafik.
HASIL DAN PEMBAHASAN Debit Sungai Pengukuran debit sungai dilakukan dengan menggunakan sekat ukur Cipoletti dimana tinggi muka air didapat dengan menggunakan alat water level logger yang mencatat data tinggi muka air setiap 30 menit. Penggunaan sekat ukur Cipoletti ditujukan agar mempermudah dalam mengukur debit sungai yang berukuran kecil dengan akurat. Hal ini sesuai dengan pernyataan Mawardi (2007) yang mengatakan sekat ukur Cipoletti dapat digunakan untuk mengukur debit air pada saluran yang berukuran kecil, misalnya saluran sekunder dan tersier. Debit sungai bulan September 2015-Maret 2016 dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4. Debit Sungai Rata Rata bulan September 2015- Februari 2016 Bulan Debit rata-rata (liter/det) September 48,63 Oktober 49,07 November 82.06 Desember 54,24 Januari 63,76 Februari 52,50 Berdasarkan Tabel 4 dapat dilihat bahwa nilai tertinggi debit sungai ratarata harian pada bulan September 2015-Februari 2016 sebesar 82,60 liter/detik yaitu terjadi pada bulan November dan yang terendah sebesar 48,63 liter/detik yang terjadi pada bulan September. Hal ini disebabkan karena jumlah hari hujan dan intensitas hujan yang berbeda yang mengakibatkan perbedan debit aliran sungai. 24
25 Kandungan Total Nitrogen Pengujian kadar Nitrogen dilaksanakan di laboratorium dan metode yang sering digunakan adalah metode Kjeldhal yang memiliki tingkat akurasi yang baik. Hal ini sesuai dengan pernyataan Bintang (2000) yang menyatakan untuk menghitung kadar nitrogen dalam air biasanya menggunakan metode Kjeldhal. Prinsip metode Kjeldhal adalah mula mula bahan didestruksi dengan asam sulfat pekat menggunakan katalis selenium oksiklorida atau butiran Zn. Ammonia yang terjadi ditampung dan dititrasi denggan bantuan indikator. Pengambilan sampel air pada lokasi penelitian dilakukan dengan dua cara yaitu pengambilan sampel setiap dua minggu sekali dengan cara komposit dan pengambilan sampel dengan menggunakan botol penampung di beberapa ketinggian muka air, sehingga diperoleh jumlah sampel air sebanyak 48 sampel dari bulan September 2015 sampai bulan Maret 2016. Pengambilan sampel setiap dua minggu sekali menggunakan alat pengambil sampel dimana pengambilan sampel dilakukan pada bagian hulu sekat ukur Cipoletti dan lebar sungai dibagi atas 3 titik yaitu pada bagian kanan, kiri dan tengah aliran sungai agar dapat mewakili seluruh penampang sungai. Pada saat pengujian di laboratorium, sampel air disaring terlebih dahulu dengan menggunakan kertas saring. Setelah disaring selanjutnya dilakukan proses destilasi. Pada tahap destilasi amonium sulfat dipecah menjadi ammonia (NH 3 ) dengan penambahan NaOH sampai alkalis dan dipanaskan. Setelah terdestilasi, proses selanjutnya adalah melakukan tahap titrasi dengan menggunakan asam klorida. Besarnya kandungan unsur Nitrogen berdasakan tanggal pengamatannya dapat dilihat pada Gambar 2 Lampiran 5.
26 60 50 Total Nitrogen (mg/l) 40 30 20 10 0 02/09/2015 17/09/2015 30/09/2015 14/10/2015 28/10/2015 11/11/2015 25/11/2015 07/12/2015 01/01/2016 17/01/2016 06/02/2016 21/02/2016 Nitrogen (mg/l) Batasan Air Minum (mg/l) Batasan Air Bersih (mg/l) Tanggal Pengambilan Sampel Gambar 2. Grafik Total Nitrogen Dalam Air Berdasarkan Gambar 2 dan Lampiran 5 hasil kandungan nitrogen yang terbesar yaitu 11,746 mg/l yang didapat pada pengambilan sampel tanggal 25 November 2015 dan kandungan nitrogen yang terendah adalah 1,398 mg/l yang didapat dari beberapa kali pengambilan sampel. Dari data di atas dapat dilihat bahwa kadar nitrogen tidak melebihi batasan air bersih, kemudian jika dibandingkan dengan batasan air minum maka dapat dilihat pada umumnya tidak melampaui batasan air minum yang diperbolehkan, tetapi ada yang melebihi dari batasan air minum yang ditentukan oleh Peraturan Menteri Kesehatan No.416 yaitu batas normal kadar Nitrat pada air bersih adalah 50 mg/l dan pada air minum 10 mg/l. Kandungan Total Fosfor Fosfor merupakan unsur yang esensial bagi tumbuhan tingkat tinggi dan algae, sehingga unsur ini menjadi faktor pembatas bagi tumbuhan dan alga akuatik serta sangat mempengaruhi tingkat produktivitas perairan (Effendi, 2003).
27 Fosfor (P) merupakan salah satu unsur hara yang mutlak dibutuhkan oleh tanaman berperan dalam menyimpan dan mentransfer energi serta sebagai komponen protein dan asam nukleat. Oleh fungsi tersebut maka suplai P yang tinggi ditunjukkan oleh perkembangan akar, perkembangan dan pembuahan yang lebih cepat. Peranan P dalam menyimpan dan mentransfer energi merupakan yang terpenting karena hal ini mempengaruhi berbagai proses lain dalam tanaman. Kehadiran P dibutuhkan untuk reaksi biokimia penting seperti pemindahan ion, kerja osmotik reaksi fotosintesis dan glikolisis. Keterlibatan P dalam reaksi reaksi dasar biokimia tanaman menjadi sulit pengulasan peranannya (Barchia, 2009). Besarnya kandungan fosfor berdasakan tanggal pengamatannnya dapat dilihat pada Gambar 3 dan Lampiran 6. 60 Total Fospor (mg/l) 50 40 30 20 10 0 02/09/2015 17/09/2015 30/09/2015 14/10/2015 28/10/2015 11/11/2015 25/11/2015 07/12/2015 01/01/2016 17/01/2016 06/02/2016 21/02/2016 Fospor (mg/l) Batasan Air Minum (mg/l) Batasan Air Bersih (mg/l) Tanggal Pengambilan Sampel Gambar 3. Grafik Total Fosfor Dalam Air. Berdasarkan Gambar 3 dan Lampiran 6 dapat dilihat bahwa nilai kandungan unsur Fosfor yang paling tinggi yaitu 7,96 mg/l pada pengambilan sampel TP tanggal 25 November 2015 dan yang paling rendah yaitu 2,01 mg/l pada pengambilan sampel TP tanggal 21 Februari 2016. Dari data diatas, dilihat
28 bahwa kadar total Fosfor telah melebihi batasan standar air minum yaitu sebesar 0,2 mg/l dan jika dibandingkan dengan batasan air bersih kadar fosfor tersebut tidak melampaui batasan air bersih yang diperbolehkan. Kadar Fosfat tersebut dapat disebabkan oleh zat kimia seperti pemberian pupuk. Hal ini sesuai dengan pernyataan Sutrisno (2006) yang menyatakan Fosfat banyak terdapat diperairan dalam bentuk inorganik dan organik sebagai larutan, debu, dan tubuh organisme. Sumber utama Fosfat inorganik salah satunya dari pupuk pertanian. Winarso (2005) menyatakan laporan dampak pengkayaan (eutrofikasi) di sungai, danau dan lautan telah dilaporkan. Alasan utamanya eutrofikasi adalah tingginya jumlah nitrat dan fosfat yang menyebabkan ledakan pertumbuhan alga yang menghilangkan oksigen dari air. Dalam sebagian besar kasus, nitrat dan fosfat berasal dari limbah cair industri, limbah rumah tangga, dan lahan lahan pertanian yang mengalami run off, limbah atau air berasal dari perikanan, debu, dan sedimen hujan seperti lahan pertanian. Hubungan Debit Sungai dengan Total Nitrogen dan Total Fosfor Debit aliran sungai akan naik setelah terjadi hujan yang cukup, kemudian akan turun kembali setelah hujan selesai. Gambar tentang naik turunnya debit sungai menurut waktu disebut hidrograf. Bentuk hidrograf sungai tegantung dari sifat hujan dan sifat-sifat daerah aliran sungai yang bersangkutan (Arsyad, 2006). Penggunaan pupuk Nitrogen dan Fosfat dalam bidang pertanian telah dilakukan sejak lama secara meluas. Pupuk kimia ini dapat menghasilkan produksi tanaman yang tinggi sehingga menguntungkan petani. Tetapi dilain pihak, Nitrat dan Fosfat dapat mencemari sungai, danau, dan lautan. Sebetulnya sumber pencemaran Nitrat ini tidak hanya berasal dari pupuk pertanian saja,
29 karena di atmosfer bumi mengandung 78% gas nitrogen. Pada waktu hujan dan terjadi kilat dan petir, di udara akan terbentuk amoniak dan nitrogen terbawa air hujan menuju permukaan tanah (Poerwowidodo,1992). Berdasarkan hasil penelitian yang dilaksanakan pada musim hujan, maka dapat dibandingkan total kandungan nitrogen dan total fosfor pada musim hujan dan musim kemarau yang merupakan hasil penelitian saudara Kiki (2015). Pada musim hujan didapat kandungan nitrogen yang berbanding lurus dengan debit air, sedangkan pada musim kemarau total nitrogen relatif stabil dan tidak berbanding lurus dengan debit sungai. Pada kandungan nilai fosfor antara musim hujan dan musim kemarau mempunyai kecenderungan yang sama dengan debit air, yang pada saat debit air meningkat maka kandungan fosfor pada sungai juga meningkat. Debit Rata-rata (l/det) 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Total Nitrogen (mg/l) Tanggal Pengambilan Sampel Debit (l/det) Gambar 4. Grafik Hubungan Debit Sungai dengan TN Gambar 4 menunjukan bahwa antara debit sungai dengan Total Nitrogen (TN) menunjukkan adanya kecenderungan hubungan diantara keduanya. Nilai TN dalam rentang waktu penelitian dari bulan September 2015 hingga Februari
30 2016 menunjukkan nilai TN yang berbanding lurus dengan debit air baik dalam kondisi adanya atau tidak adanya hujan dan ada atau tidak adanya pemupukan. Nitrogen yang terbawa ke sungai merupakan kandungan dari pupuk NPK yang diaplikasikan dikebun PTPN IV Kebun Pabatu sebagai sumber nitrogen. Winarso (2005) menyatakan kenyataan hasil penelitian menunjukkan bahwa aplikasi bahan organik dapat secara kuat mempromosikan pelepasan gas rumah kaca CH 4 dan N 2 O dari lahan pertanian, seperti peningkatan run off ke dalam air tanah. Banyak ahli tanah berpendapat bahwa nitrat yang menyebabkan polusi air tanah tidak berasal dari utamanya pupuk anorganik, tetapi dari mineralisasi bahan organik tanah yang mengandung nitrogen. Gambar 5. Grafik Hubungan Debit Sungai dengan TP Gambar 5 menunjukkan adanya kecenderungan hubungan antara debit sungai dengan total Fosfor (TP) yaitu semakin besar debit sungai maka kandungan TP semakin besar, ini disebabkan ketika debit air meningkat maka air akan membawa unsur yang ada di sekitar badan sungai. Sebagian besar debit
31 aliran pada sungai kecil yang masih alamiah adalah debit aliran yang berasal dari air tanah atau mata air dan debit aliran air permukaan (air hujan). Maryono (2005) menyatakan sebagian besar debit aliran pada sungai kecil yang masih alamiah adalah debit aliran yang berasal dari air tanah atau mata air dan debit aliran air permukaan (air hujan). Dengan demikian aliran air pada sungai kecil pada umumnya lebih menggambarkan kondisi hujan daerah yang bersangkutan. Sedangkan sungai besar, sebagian besar debit alirannya berasal dari sungai-sungai kecil dan sungai sedang diatasnya.
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1. Besar total Nitrogen yang tertinggi didapat pada pengambilan sampel tanggal 25 November 2015 yaitu sebesar 11,746 mg/l dan yang terendah sebesar 1.398 mg/l yaitu pada beberapa kali pengambilan sampel. 2. Besar total Fosfor yang tertinggi didapat pada pengambilan sampel tanggal 25 November 2015 sebesar 7,963 mg/l dan yang terendah sebesar 2,014 mg/l yaitu pada pengambilan sampel tanggal 21 Februari 2016. 3. Kandungan total Nitrogen dalam Sub DAS Sei Kalemba (DAS Padang) melebihi batasan nirogen yang telah ditentukan menurut peraturan Menteri Kesehatan No. 416/1990 adalah 50 mg/liter untuk air bersih dan 10 mg/liter untuk air minum. 4. Kandungan total Fosfor dalam Sub DAS Sei Kalemba (DAS Padang) melebihi dari batasan Fosfor yang telah ditentukan yaitu sebesar 0,2 mg/liter. Hal ini dapat meyebabkan kerusakan badan air seperti pertumbuhan secara cepat tumbuhan alga (eutrofikasi). 5. Total Nitrogen (TN) pada Sub DAS Sei Kalemba (DAS Padang) menunjukan adanya kecenderungan hubungan dengan debit sungai. 6. Total Fosfor (TP) pada Sub DAS Sei Kalemba (DAS Padang) menunjukan adanya kecenderungan hubungan dengan curah hujan walaupun kecenderungannya tidak linear. 32
33 Saran 1. Perlu penelitian lanjutan dengan mempertimbangkan pengaruh jarak limpasan air dari lokasi pemupukan ke badan sungai, besarnya curah hujan dan limpasan serta kemampuan infiltrasi tanah.