PENGEMBANGAN INSTRUMENTASI PENGUKUR KELIMPAHAN CHLORELLA SP. BERDASARKAN ANALISIS RGB DENGAN MENGGUNAKAN EFEK FLUORESCENCE
Oleh: Dini Janiariska C64104059
PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa Skripsi yang berjudul:
PENGEMBANGAN INSTRUMENTASI PENGUKUR KELIMPAHAN CHLORELLA SP. BERDASARKAN ANALISIS RGB DENGAN MENGGUNAKAN EFEK FLUORESCENCE adalah benar merupakan hasil karya sendiri dan belum pernah dilakukan sebelumnya oleh pihak lain baik di perguruan tinggi IPB maupun perguruan tinggi yang lain. Data yang digunakan dalam penyusunan skripsi ini merupakan data yang diperoleh dari hasil penelitian dan pengamatan yang telah dilakukan. Semua sumber data dan informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Bogor, Januari 2009
Dini Janiariska C64104059
RINGKASAN DINI JANIARISKA. Pengembangan Instrumentasi Pengukur Kelimpahan Chlorella sp. Berdasarkan Analisis RGB dengan Menggunakan Efek Fluorescence. Dibimbing oleh TOTOK HESTIRIANOTO dan INDRA JAYA Penelitian ini bertujuan untuk melihat hubungan kelimpahan fitoplankton (Chlorella sp.) terhadap sinar RGB (merah, hijau, dan biru) berdasarkan nilai reflektansi (pantulan) dengan menggunakan efek fluorescence. Pengambilan data dilakukan pada bulan Agustus hingga September 2008. Penelitian dilakukan di Laboratorium Akustik dan Instrumentasi Kelautan, Departemen ITK,FPIK IPB, Laboratorium Biologi Mikro, Departemen MSP, FPIK IPB, dan Laboratorium Fisika Lanjut, Departemen Fisika, FMIPA IPB. Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah akuarium, aerator, mikroskop, pipet, cover glass, botol sampel, haemacytometer, gelas ukur, lampu UV, lampu TL, video kamera CCTV, reflektor, USB 2000 spektrofotometer, seperangkat komputer, software pengambil citra, pengolah citra dan pengolah data statistik. Bahan yang digunakan adalah Chlorella sp., air sumur yang telah disaring, aquades, lugol, pupuk Urea, NPK dan TSP. Chlorella sp. yang dikultur terlebih dahulu. Data kelimpahan Chlorella sp. diperoleh dari pengamatan langsung melalui mikroskop dengan menggunakan haemocytometer dan menggunakan metode kotak besar. Kelimpahan Chlorella sp. dihitung setiap hari menggunakan persamaan Eaton et al (1995). Lampu UV dan TL diukur intensitas relatifnya menggunakan spektrofotometer. Citra didapatkan dari hasil pemotretan pada sisi bagian permukaan air dalam akuarium menggunakan kamera CCTV dan menambahkan efek fluorescence. Citra yang didapatkan diolah lebih lanjut menggunakan Adobe Photoshop 7.0. Citra terlebih dahulu diseleksi, hasil seleksi dipindahkan ke spesifikasi lembar baru dan dilihat intensitas warna RGB melalui histogram pada masing-masing kanal. Histogram dari tiap-tiap kanal disajikan secara berurutan untuk melihat pergeseran warna yang terjadi. Pergeseran ke kanan menandakan terjadinya peningkatan nilai intensitas dan sebaliknya. Pembandingan antara satu perlakuan dengan perlakuan lain dilakukan menggunakan persamaan regresi multivariat. Lampu UV dengan panjang gelombang 300 nm sampai 1100 nm memiliki efek fluorescence yang erat antara kelimpahan Chlorella sp. dengan sinar RGB. Kelimpahan Chlorella sp. berpengaruh nyata dan positif terhadap sinar RGB. Semakin tinggi kelimpahan Chlorella sp.dan jarak antar partikel yang menyempit maka semakin besar sinar RGB yang dipantulkan. Peningkatan penggunaan energi sinar RGB sejalan dengan peningkatan konsentrasi kelimpahan Chlorella sp. Efek fluorescence mengidentifikasikan kelimpahan fitoplankton lebih akurat daripada tanpa efek fluorescence (dengan lampu TL). Hal ini dikarenakan efek fluorescence akan memendarkan cahaya hijau lebih jelas daripada lampu TL yang lebih memancarkan sinar biru.
PENGEMBANGAN INSTRUMENTASI PENGUKUR KELIMPAHAN CHLORELLA SP. BERDASARKAN ANALISIS RGB DENGAN MENGGUNAKAN EFEK FLUORESCENCE
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Perikanan pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor
Oleh: Dini Janiariska C64104059
PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009
SKRIPSI Judul
Nama NRP
: PENGEMBANGAN INSTRUMENTASI PENGUKUR KELIMPAHAN CHLORELLA SP. BERDASARKAN ANALISIS RGB DENGAN MENGGUNAKAN EFEK FLUORESCENCE : Dini Janiariska : C64104059
Disetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. Ir. Totok Hestirianoto,M.Sc. NIP. 131 631 207
Prof. Dr. Ir. Indra Jaya, M.Sc. NIP. 131 578 799
Mengetahui, Dekan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan
Prof. Dr. Ir. Indra Jaya, M.Sc. NIP. 131 578 799
Tanggal lulus : 2 Februari 2009
KATA PENGANTAR Fitoplankton merupakan organisme penyusun yang utama dalam wilayah perairan dan memberikan banyak manfaat dalam aplikasi kehidupan sehari-hari. Penelitian mengenai pengembangan instrumentasi pengukur kelimpahan fitoplankton merupakan sumbangsih penulis untuk mempermudah dalam pengukuran kelimpahan fitoplankton. Puji syukur kepada ALLAH SWT atas karunianya sehingga penulis dapat merampungkan penyusunan skripsi ini. Pada kesempatan ini penulis ingin berterima kasih kepada: 1. Dr. Ir. Totok Hestirianoto, M.Sc dan Prof. Dr. Ir. Indra Jaya, M.Sc selaku dosen pembimbing skripsi atas segala bimbingannya. 2. Dr. Ir. Djisman Manurung, M. Sc sebagai penguji tamu dan Dr. Ir. Henry M. Manik, M. T sebagai komisi pendidikan pada ujian akhir. 3. Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor atas kesempatan penelitian. 4. Kedua Orang tuaku dan keluarga besar atas doa, semangat, dan dukungan. 5. Drs. I Wayan Subamia, M. Si., Drs. Chumaidi, M.S., Pak Sunar, Pak Mul, Mas Danio, dan rekan-rekan dari LRBIHAT serta Fredi dari MARITEK atas bantuan, saran dan kerjasamanya selama penelitian. 6. Para sahabatku Nana, Didie, Mita, Ndarie, Afin, Dyna, Yoan, Elsa, Yoke, Mbak Maya, Diani, KMKL-UNHAS, dan Siskal ITS atas dukungannya. 7. Freddy Setiawan atas semua motivasi, dan kasih sayangnya. 8. Keluarga besar ITK – FPIK IPB, warga ITK, teman seperjuangan ITK 41, semua teman di seluruh tanah air, dan semua pihak yang telah membantu terselesaikannya skripsi ini. Akhir kata, semoga skripsi ini dapat berguna bagi pihak – pihak yang berkepentingan.
Bogor, 17 Januari 2009 Dini Janiariska
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL .........................................................................................
ix
DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
x
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................
xii
1. PENDAHULUAN 1.1. Latar belakang ................................................................................. 1.2. Tujuan ...............................................................................................
1 2
2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Fitoplankton dan faktor-faktor yang mempengaruhinya ................. 2.2. Struktur morfologi Chlorella sp. ..................................................... 2.3. Pigmen-pigmen pada Chlorella sp. ................................................. 2.4. Warna, Panjang Gelombang, dan Fluorescence ..............................
3 6 10 12
3. BAHAN DAN METODE 3.1. Waktu dan lokasi penelitian ............................................................. 3.2. Alat dan bahan ................................................................................. 3.3. Prosedur kerja .................................................................................. 3.3.1. Perakitan alat ......................................................................... 3.3.2. Persiapan media penumbuh fitoplankton (Chlorella sp.) ...... 3.3.3. Isolasi dan penentuan fitoplankton Chlorella sp. .................. 3.3.4. Teknik pengambilan citra ...................................................... 3.3.5. Teknik pengolahan citra ........................................................ 3.3.6. Pengukuran panjang gelombang lampu UV dan TL ............. 3.3.7. Analisis data .........................................................................
20 20 21 22 23 24 26 27 29 30
4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Perubahan warna pada obyek pengamatan (Chlorella sp.) dan kelimpahannya selama 19 hari pengamatan ..................................... 4.2. Karakteristik gelombang lampu Ultraviolet, lampu TL dan sinar RGB setelah diberi filter .................................................................. 4.3. Hubungan frekuensi kejadian warna RGB dengan kelimpahan Chlorella sp. ..................................................................................... 4.4. Sebaran nilai konsentrasi Chlorella sp. berdasarkan nilai tengah pada sinar RGB ................................................................................ 4.5. Hasil analisis ragam dan uji hipotesis hubungan kelimpahan Chlorella sp. terhadap intensitas sinar RGB .................................... 4.5.1. Hubungan antara kelimpahan Chlorella sp. terhadap sinar RGB ............................................................................. 4.5.2. Hubungan antara kelimpahan Chlorella sp. terhadap sinar RGB menggunakan analisis ragam satu arah ...............
vii
34 35 38 41 43 43 45
4.7. Jarak antar partikel (konsentrasi Chlorella sp.) dengan kemampuan pemantulan sinar RGB ................................................ 4.7. Penggunaan energi sinar RGB oleh partikel (konsentrasi Chlorella sp.) ...................................................................................
49
5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ....................................................................................... 5.2. Saran .................................................................................................
51 51
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................
52
LAMPIRAN ...................................................................................................
56
DAFTAR RIWAYAT HIDUP ......................................................................
78
viii
47
DAFTAR TABEL Halaman 1. Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ......................................
21
2. Hasil perhitungan nilai korelasi kelimpahan Chlorella sp. dengan intensitas sinar RGB (Lampiran 9)..............................................................
45
3. Hasil uji F perlakuan kelimpahan Chlorella sp. terhadap intensitas sinar RGB (Lampiran 9) .............................................................................
46
4. Hasil uji t perlakuan kelimpahan Chlorella sp. terhadap intensitas sinar RGB (Lampiran 9) .............................................................................
46
ix
DAFTAR GAMBAR Halaman 1.
Koloni dan potongan melintang struktur morfologi Chlorella sp. dengan menggunakan mikroskop elektron (Vashishta, 1978)..................
7
2. Kurva absorbansi sinar terhadap jumlah sel/volume Chlorella sp. pada panjang gelombang 687 nanometer (Retno et al., 2002)..................
8
3.
Korelasi antara biakan klorofil-a dengan konsentrasi klorofil DF Kinetik fotometer (Tümpling, 1999) ..................................................
9
Spektrum absorbansi Chlorella sp. pada panjang gelombang 400 sampai 800 nanometer (Retno et al., 2002) ......................................
11
Kurva spektral emisi dan absorbsi pada sinar tampak dan emisi fluorescence (Davidson, 2005) .......................................................
16
Kurva sebaran kelimpahan Chlorella sp. terhadap frekuensi kejadian sinar (a) merah, (b) hijau, dan (c) biru (Merizawati, 2008) .....
17
7. Kurva hubungan jarak antar sel Chlorella sp. terhadap sinar (a) merah, (b) hijau, dan (c) biru (Merizawati, 2008) ..............................
19
4.
5.
6.
8.
Desain eksperimen kultur plankton : (a) tampak depan dan (b) tampak perspektif samping ................................................................
22
Pola kotakan pada hemacytometer dan contoh arah perhitungannya (Alim dan Kurniastuty, 1995)...................................................................
24
10. Desain eksperimen pengambilan citra : (a) perspektif samping dan (b) tampak atas ........................................................................................
26
11. Cropping obyek pengamatan (konsentrasi Chlorella sp.) pada Adobe Photoshop .....................................................................................
27
12. Analisis sinar RGB serta spesifikasi lembar baru pada Adobe Photoshop......................................................................................
28
13. Analisis sinar RGB pada histogram Adobe Photoshop............................
28
14. Pengukuran lampu dengan menggunakan USB Spektrofotometer S2000 .......................................................................................................
29
9.
x
