METODE PENELITIAN
Waktu dan Lokasi Penelitian Penelitian dilaksanakan Bulan September – Oktober 2005, yang dibagi dalam 2 tahap yaitu : tahap pengambilan sampel di lapangan dan analisis sampel di laboratorium. Pengambilan sampel dilakukan sebanyak 2 kali yaitu pada tanggal 8 dan 22 September 2005. Lokasi penelitian terletak di lokasi sekitar Muara Sungai Banjir Kanal Barat, Semarang dengan letak lintang 110 23’ 23.5” 110 23’ 56” BT dan 06 56’ 30” – 06 58’ 7.5’’ LS. Analisis logam berat dilakukan di Laboratorium Pusat Penelitian Oseanografi-Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (P2O-LIPI), Jakarta dan analisis parameter lainnya seperti total padatan tersuspensi (TSS), tekstur sedimen dan bahan organik dilakukan di Laboratorium Kelautan, UNDIP, Jepara.
Alat dan Bahan Penelitian Alat dan bahan penelitian ini meliputi : peralatan lapangan dan peralatan laboratorium seperti terlihat pada Tabel 3. Tabel 3 Alat dan bahan penelitian No Alat dan Bahan Kegunaan A Peralatan Lapangan 1. Bola duga Mengukur kecepatan arus 2. Kompas Menentukan arah arus 3. GPS Garmin 410 Mengetahui posisi stasiun 4. Roll meter Mengukur jarak 5. Kapal Transportasi 6. Sedimen Trap t:29 cm Mengukur laju sedimentasi Diameter: 8,97 cm 7. Tongkat berskala Mengukur kedalaman 8. Van Dorn Water Mengambil sampel air Sampler 9. Botol polyetilen Tempat sampel air dan sedimen 10. Stopwatch merk Citizen Mengukur waktu 11. Buret Titrasi oksigen terlarut 12. Refraktometer Mengukur salinitas 13. pH meter Mengukur pH air 14. Grab Sampler Mengambil Sedimen 15. Kantong plastik Tempat sedimen
Unit m/det derajat m gr/minggu cm detik 0 / 00 -
20
Tabel 3 (lanjutan) No Alat dan bahan 16. Botol BOD 17.
Kotak pendingin
B 1. 2.
Bahan di lapangan Aquades MnCl2, NAOH/KI, H2SO4, Na2S2O3 Peralatan laboratorium Pompa hisap
C 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Timbangan analitik Sieve shaker (2; 0.8; 0.4; 0,15; 0,063 mm) Gelas Ukur Pipet 20 ml Corong Pisah
7. 8. D 1. 2. 3. 4.
AAS, Varian Spectra AA Beaker glass Bahan di laboratorium HNO3 KmnO 4 HNO3, APDC, MIBK Aquabides, HF, HNO 3
Kegunaan Tempat sampel air untuk oksigen terlarut Tempat sampel air dan sedimen
Unit -
Mencuci alat Titrasi Oksigen
-
Memisahkan zat padat tersuspensi dalam sampel air Menimbang sedimen Mengayak sedimen
-
Mengukur sampel air Proses pemipetan Memisahkan sampel dengan pelarut Mengukur logam berat Tempat sampel
ml ml -
Pengawet sampel air Titrasi material organik Pereaksi logam berat di air Pereaksi Logam berat dalam sedimen dan seston
-
-
gr -
ppm ml
Teknik Pengumpulan Data Data yang digunakan dalam penelitian ini terdiri atas data primer dan data sekunder. Data primer meliputi lima parameter utama yang meliputi fisika sedimen, kimia sedimen, kimia air, fisika air dan hidrodinamika perairan seperti terlihat pada Tabel 4. Data sekunder meliputi data pasang surut yang diterbitkan oleh DISHIDROS, TNI AL dan peta lokasi penelitian yang diperoleh dari BAKOSURTANAL, sedangkan data primer merupakan data yang didapatkan langsung dari lapangan maupun setelah dianalisa di laboratorium.
21
Tabel 4 Parameter-parameter yang diukur dalam penelitian No 1.
Parameter yang diukur Fisika Sedimen Tekstur/fraksi sedimen
1. 2. 3. 4
Kimia Sedimen Bahan Organik Total Logam Pb, Cd, Cu dan Zn Kimia Air Logam berat Pb, Cd, Cu dan Zn terlarut dan tersuspensi pH Salinitas Oksigen terlarut Total Organik Matter Fisika Air Total Padatan Tersuspensi (TSS) Hidrodinamika Perairan Pasang surut Kedalaman air Arus Laju Sedimentasi
5
Debit sungai
1. 2. 1.
2. 3. 4. 5. 1.
Satuan
Alat
Keterangan
(%)
Saringan bertingkat
Laboratorium
% mg/kg
Pengabuan, Oven AAS
Laboratorium Laboratorium
ppm
AAS
Laboratorium
/ 00 mg/l mg/l
pH meter Refraktometer Titrasi, Winkler Titrasi
In situ In situ In situ Laboratorium
mg/l
Gravimetri
Laboratorium
Tongkat berskala Current drouge Paralon
Data sekunder In situ In situ In situ
0
m m m/det gr/m3 /min ggu m3/dt
Tongkat berskala, In situ Current drouge, tali berskala
1. Penentuan Stasiun Penelitian Lokasi penelitian di bagi menjadi tujuh (7) stasiun penelitian, yang mewakili tiga wilayah yaitu wilayah sungai, muara dan laut. Penentuan stasiun ini didasarkan pada perbedaan tingkat salinitas secara horizontal (air sungai, air muara dan air laut). Hal ini sangat diperlukan untuk membedakan kondisi kimia air pada masing-masing jenis perairan tersebut dan untuk menunjukkan perubahan konsentrasi logam berat pada tingkat salinitas yang berbeda. Oleh karena itu posisi pengambilan contoh air berada di sungai (stasiun 1), muara (stasiun 2, 3, dan 4) dan laut (5, 6, dan 7). Posisi lokasi stasiun pengamatan ditunjukkan seperti pada Gambar 7 dan posisi geografis stasiun disajikan pada Tabel 5.
22
Tabel 5 Posisi geografis stasiun penelitian Stasiun 1 2 3 4 5 6 7
Lintang Selatan 06 57’ 36’’ 06 57’ 6.1’’ 06 57’ 0.7’’ 06 56’ 51’’ 06 56’ 46’’ 06 56’ 46” 06 56’ 30”
Bujur Timur 110 23’ 24” 110 23’ 46” 110 23’ 44” 110 23’ 41.3” 110 23’ 25.6” 110 23’ 43” 110 23’ 23.5”
2. Pengambilan Sampel Air Data parameter yang diambil melalui pengukuran langsung dan tidak langsung. Pengukuran secara langsung meliputi parameter kedalaman, salinitas, pH dan oksigen terlarut. Sedangkan pengukuran tidak langsung dengan cara mengambil contoh air. Pengambilan contoh air digunakan untuk penentuan parameter total padatan tersuspensi (TSS), analisa bahan organik dan analisa logam berat. Contoh air
diambil dengan Van Dorn Water sampler yang
mempunyai kapasitas 2 liter, yang diambil dari permukaan. Kemudian contoh air disimpan dalam botol polyethylen dan disimpan dalam kotak es (ice box) untuk dianalisis lebih lanjut di laboratorium. Sebelum digunakan water sampler dan botol polyethylene telah dibersihkan dengan cara direndam dalam HCL 2 N selama 24 jam dan dibilas dengan air suling bebas ion 3 kali. Di laboratorium, air untuk analisa logam berat kemudian disaring dengan menggunakan kertas saring Nucleopore, dengan ukuran pori 0,45 µ m, yang telah direndam dalam HCl 6N selama seminggu dan dibilas dengan aquadest. Setelah di saring air contoh diawetkan deng an menambahkan HNO 3 (pH<2) (Hutagalung et al. 1997). Kertas saring yang telah digunakan dikeringkan dalam oven, kemudian di gunakan untuk menghitung total padatan tersuspensi dan kandungan logam berat dalam seston. Pengukuran logam berat menggunakan AAS (Atomic Absorption Spectrofotometry), yang mempunyai ketelitian 0,001 dan batas deteksi minimal 0,001 ppm. Dalam pengukuran dengan AAS ini, masing-masing dilakukan ulangan sebanyak 3 kali.
23
Gambar 7 Lokasi pengambilan sampel
24
3. Pengukuran Arus Pengukuran arus dilakukan dengan metode lagrangian . Bola duga dipasang dengan tali sepanjang 5 m kemudian dilepaskan dan dicatat waktu yang digunakan untuk memanjangkan tali tersebut, dilakukan perulangan sampai 3 kali. Kecepatan arus ditentukan dengan membagi jarak tempuh dengan waktu. Arah arus ditentukan dengan kompas.
4. Kedalaman Pengukuran kedalaman dilakukan dengan menggunakan tongkat berskala, pengukuran dilakukan pada tiap -tiap stasiun.
5. Pengambilan Contoh Sedimen Pengambilan contoh sedimen dilakukan dengan menggunakan grab sampler. Ketebalan sedimen yang diambil ± 10 cm dari permukaan. Sampel diambil sebanyak 2 kali dan diambil dari bagian tengah dari grab, untuk menghindari adanya kontaminasi alat. Dari 2 kali pengambilan sampel di’mix’ jadi satu, d imasukkan dalam botol polyetilen dan simpan dalam ice box. Untuk pengukuran tekstur sedimen dasar diambil sebanyak kira-kira 500 gr dari setiap stasiun, dan disimpan dalam kantong plastik hitam. Analisis dilakukan dengan menggunakan metode mekanis menggunakan saringan bertingkat, kemudian dihitung fraksinya berdasarkan ukuran butiran sedimen.
6. Pengukuran Salinitas Pengukuran salinitas dilakukan secara vertikal (menegak) di setiap stasiun dengan interval setiap 30 cm (0, 30, 60 dan 90). Hal ini sangat diperlukan dalam penentuan tipe estuari. Tipe estuari perlu diketahui sebagai langkah awal mengetahui bagaimana proses percampuran atau mixing di daerah tersebut. Duxbury and Duxbury (1993) menyatakan bahwa untuk mengetahui tipe estuari, dapat dilakukan dengan menganalisis sebaran vertikal salinitas, dimana pengukurannya dilakukan di semua stasiun pada lapisan kedalaman yang berbeda dan dilakukan pada waktu pasang dan waktu surut.
25
7. Pengukuran Debit Sungai Pengukuran debit sungai dilakukan dengan mengukur kecepatan aliran dan luas penampang melintang (Sosrodarsono dan Takeda 1993). Perhitungan debit sungai dilakukan di stasiun 1. Perhitungannya adalah sebagai berikut : Qd = Fd x Vd Fd = 2 X b x
c + 2d + e 4
Keterangan : Qd
: debit sungai
Fd
: Luas penampang melintang antara garis pengukuran dalamnya air c dan e
Vd
: Kecepatan aliran rata-rata pada garis pengaliran d
b
: Lebar sungai dan
c.d.e : dalamya air pada setiap pengukuran
Garis – garis pengukuran kedalaman dilakukan menurut metoda yang dilakukan Sosrodarsono dan Takeda (1993). Penampang melintang sungai di bagi dalam empat penampang dan setiap penampang dilakukan pengukuran 3 kedalaman, seperti yang terlihat pada Gambar 8. Pengukuran arus dilakukan pada kedalaman kedua (d). Pengukuran debit sungai dalam penelitian ini dihitung dari penampang melintang badan sungai pada stasiun 1. Pengukuran dilakukan sebanyak 2 kali (tanggal 8 dan 22 September 2005 pada kondisi pasang menuju surut).
Gambar 8 Garis-garis pengukuran kedalaman dan kecepatan arus (Sosrodarsono dan Takeda 1993).
26
8. Pengukuran Laju Sedimentasi Pengukuran laju sedimentasi dengan menggunakan sedimen trap berbentuk silinder, modifikasi dari pipa pralon dengan diameter 9 cm dan tinggi 29 cm (aspek rasio 3,38). Bagian bawah pralon ditutup dengan semen yang sekaligus berfungsi sebagai pemberat. White (1990) menyatakan bahwa silinder dengan perbandingan tinggi dan diameter > 3 merupakan kolektor yang efisien pada kecepatan arus 0,2 m/det ik. Pemasangan sedimen trap selama 1 minggu. Hasilnya ditampung dalam kantong plastik, diendapkan selama satu malam kemudian setelah mengendap air di bagian atas diambil menggunakan pipet sedangkan bagian bawah ditampung pada kertas aluminium foil dan langkah selanjutnya dikeringkan dengan menggunakan oven sampai pada suhu konstan 105 0C selama 10 jam setelah itu dilakukan penimbangan. Pengukuran laju sedimentasi ini hanya dilakukan di stasiun 2, 3 dan 4. Perhitungan laju sedimentasi menggunakan rumus menurut Supriharyono (1988) sebagai berikut : gr/luas pralon/minggu = A – B / luas / minggu Keterangan : A : Berat aluminium foil + sedimen setelah pemanasan 105 0C dalam gram B : Berat awal aluminium foil setelah pemanasan 105 0C dalam gram
9. Analisa Ukuran Butir Sedimen (Buchanan, 1984) Analisa ukuran butir dilakukan dengan sistim ayak dan metode pemipetan, melalui tahapan sebagai berikut : •
Sampel diambil 25 mg kemudian disaring dengan ukuran 0,063 sampai terbagi 2 yang satu dibaskom dan satunya lagi di ayakan.
•
Masukkan sampel yang tidak lolos dalam oven pada temperatur 105 0C, ayak sampel dengan ukuran 2; 0,8; 0.4; 0,15 dan 0,063 mm dan catat berat masing-masing ukuran.
•
Ambil sampel yang lolos pada ukuran ayakan terkahir dan dicampur dengan sampel pertama. Masukkan dalam gelas ukur volume 1 liter kemudian dikocok.
27
•
Dilakukan pemipetan pada jangka waktu tertentu, teteskan pada aluminium foil yang telah ditimbang beratnya, kemudian masukkan oven pada suhu 100 0C sampai kering. Simpan dalam desikator selama 10 menit kemudian ditimbang.
•
Untuk menentukan fraksi silt, pemipetan dilakukan pada 1 menit pertama dan setelah 30 menit. Sedangkan fraksi clay dapat dilakukan setelah 2 jam pengendapan.
•
Pemipetan dilakukan pada jarak 20 cm dari permukaan air.
•
Hasil pemipetan dikonversikan ke dalam liter sehingga didapatkan berat dalam gram.
Sampel yang didapatkan dianalisis dan ditentukan jenisnya (pasir, debu dan liat) kemudian dihitung persentasenya. Data jenis sedimen dan persentasenya diproyeksikan dalam segitiga tekstur (Gambar 9)
Gambar 9. Jenis tekstur sediment berdasarkan segitiga tekstur (Brower and Zar 1977)
28
10. Perhitungan Kapasitas Adsorpsi Logam Berat Pb, Cd, Cu dan Zn Untuk menghitung kapasitas adsorpsi, digunakan rumus sebagai berikut : Logam teradsopsi partikel Kapasitas adsorp si = ______________________________________ X 100 % Logam terlarut + logam teradsopsi partikel Analisis Data Untuk mengetahui sebaran menegak salinitas dilakukan dengan cara interpolasi, menggunakan program surver 8.0 dan untuk melihat kecenderungan pola hubungan antara logam berat terlarut terhadap salinitas dengan menggunakan ’mixing graph’, dimana nilai konsentrasi elemen terlarut (sebagai sumbu y) diplotkan terhadap nilai yang bersifat konservatif, yang dalam penelitian ini menggunakan nilai salinitas (sebagai sumbu x). Untuk mendapatkan nilai theoritical dillution line (TDL) dengan cara menarik suatu garis dari nilai konsentrasi yang berada pada salinitas rendah (0 0/ 00) ke nilai konsentrasi pada salinitas paling tinggi (32 0/00). Mixing graph ini digunakan untuk melihat kekonservatif-an suatu elemen terlarut (Chester 1990).
