Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian dilakukan dalam dua kegiatan, yaitu pengambilan data lapangan (air, sedimen, dan biota) di perairan Muara Kapuas dan Sungai Kapuas, serta analisis kandungan logam berat di laboratorium. Pengambilan data lapangan dilakukan pada bulan April dan September 2011 di empat wilayah (Gambar 3). Hal tersebut dilakukan untuk mengetahui konsentrasi serta sebaran logam berat berdasarkan musim (temporal) dan lokasi (spasial). Analisis kimia dilakukan di Laboratorium Pengujian Pusat Penelitian Oseanografi – LIPI Jakarta.
Gambar 3. Peta lokasi penelitian di perairan Muara Kapuas, Kalimantan Barat. Wilayah pengambilan contoh air dan sedimen serta pengukuran parameter fisika-kimia perairan meliputi 20 stasiun di tiga wilayah pesisir dan satu di aliran sungai. Tiga wilayah pesisir terdiri dari 17 stasiun yaitu : 6 stasiun di wilayah pesisir utara (mulai dari muara Mempawah, muara Sei Pinyuh, hingga muara Peniti Luar), 6 stasiun di wilayah Muara Kapuas Kecil, dan 5 stasiun di wilayah Muara Kapuas Besar (mulai dari muara Sei Kakap hingga muara Sepuk Laut). Sementara itu di aliran Sungai Kapuas terdiri dari 3 stasiun yaitu ; Sungai Kapuas Kecil, Landak, dan Ambawang. Pengambilan sampel air dan sedimen dilakukan
Pesisir utara Muara Kapuas kecil Muara Kapuas besar Aliran Sungai Kapuas
16
hanya sekali pada setiap stasiun. Pengambilan data di wilayah pesisir dilakukan pada kondisi surut menuju pasang (Gambar 4). Hal tersebut bertujuan untuk memastikan bahwa hanya pengaruh daratan melalui aliran Sungai Kapuas yang dominan berperan dalam proses masuknya bahan pencemar logam berat ke perairan pesisir. Pengambilan data di wilayah sungai dilakukan pada lokasi dengan salinitas nol (tawar) untuk memastikan bahwa tidak ada aliran air laut yang masuk. Pengambilan data di wilayah sungai bertujuan untuk mengetahui konsentrasi logam berat di aliran Sungai Kapuas yang masuk ke wilayah pesisir.
Tabel 1. Posisi geografis stasiun pengambilan sampel di perairan muara Kapuas, Kalimantan Barat pada bulan April dan September 2011.
Wilayah Stasiun Posisi Geografis Bujur Timur (o) (Longitude) Lintang Utara/Selatan (o) (Latitude) Pesisir Utara (n=6) 1 2 3 4 5 6 108.966 108.952 109.064 109.054 109.124 109.106 0.314 0.288 0.261 0.238 0.163 0.162 Muara Kapuas Kecil (n=6) 7 8 9 10 11 12 109.172 109.133 109.068 109.088 109.135 109.060 0.067 0.082 0.082 0.054 0.017 0.014 Muara Kapuas Besar (n=5) 13 14 15 16 17 109.165 109.126 109.077 109.063 109.042 -0.054 -0.040 -0.091 -0.142 -0.192 Sungai Kapuas (n=3) 18 (Kapuas Kecil) 19 (Landak) 20 (Ambawang) 109.339 109.362 109.388 -0.020 -0.020 -0.029
17
Keterangan : waktu sampling ditandai dengan lambang persegi panjang.
Gambar 4. Fluktuasi pasang-surut di Muara Kapuas selama pengamatan pada bulan April dan September 2011. (Sumber : Arifin et al. 2011)
18
Metode Pengambilan Data Pengukuran Parameter Fisika-Kimia Air
Pengukuran parameter fisika-kimia air seperti pH, suhu, oksigen terlarut, salinitas, dan padatan tersuspensi total (total suspended solids/TSS) dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui kondisi perairan di saat pengambilan sampel. Pengukuran fisika-kimia tersebut dilakukan dengan menggunakan beberapa alat yaitu ; pH meter, DO (Dissolved Oxygen) meter, dan refraktometer. Masing- masing alat digunakan untuk mengukur pH, suhu, oksigen terlarut, serta salinitas perairan, sedangkan untuk TSS dilakukan dengan cara menghitung berat TSS yang tersaring per volume sampel air yang disaring.
Penentuan Konsentrasi Logam Dalam Air
Sebelum digunakan, semua wadah sampel air dan sedimen direndam terlebih dahulu dalam 10 % larutan HNO3 selama 24 jam dan kemudian dibilas
dengan menggunakan aquadest. Hal tersebut dilakukan untuk meminimalisir kontaminasi dengan cara menghilangkan sisa logam yang kemungkinan masih terdapat di dalam wadah sampel. Untuk analisis logam terlarut dan tersuspensi digunakan kertas saring yang terbuat dari selulose nitrat dengan diameter 47 mm dan ukuran pori 0,45 µm yang dikeringkan pada suhu 105 oC selama 24 jam. Kertas saring yang telah kering tersebut kemudian disimpan dalam desikator, setelah beratnya stabil kemudian ditimbang untuk mendapatkan berat awal dari kertas saring tersebut. Sampel air diambil dengan menggunakan Niskin PVC Water Sampler pada kedalaman 1 meter dari permukaan. Sampel air kemudian disimpan dalam wadah yang terbuat polietilen (cubitainer) dengan volume 1 Liter dan disimpan dalam kotak pendingin (cool box). Hal tersebut bertujuan agar tidak terjadi perubahan biologis, kimiawi, atau fisika yang dapat terjadi antara waktu pengambilan dan proses analisis.
Sampel air kemudian disaring dengan menggunakan kertas saring selulose nitrat yang telah dipersiapkan untuk memisahkan antara logam terlarut (dissolved metals) dan tersuspensi. Setelah disaring, sampel air diawetkan dengan menambahkan HNO3 pekat sebanyak 1 ml hingga pH 3. Hal tersebut bertujuan
untuk mengurangi presipitasi, aktivitas mikroba dan penyerapan pada dinding wadah sampel. Kertas saring yang telah digunakan kemudian dianalisis untuk menentukan konsentrasi padatan tersuspensi total (Total Suspended Solids/TSS) dan logam berat yang terkandung di dalamnya. Kertas saring tersebut kemudian dikeringkan selama 24 jam pada suhu 105 oC dan didinginkan dalam desikator dan kemudian ditimbang. Kadar TSS ditentukan dengan cara menghitung selisih antara berat awal kertas saring dengan berat kertas saring setelah proses filtrasi dan pengeringan, kemudian dibagi dengan volume sampel air yang disaring.
Analisis logam Hg dalam sampel air mengacu pada metode SNI 19-6964.2- 2003. Sebanyak 50 ml sampel air dioksidasi menggunakan KMnO4 dan K2S2O8
dalam suasana asam, yaitu dengan penambahan H2SO4 pekat dan HNO3 pekat.
Sampel kemudian dipanaskan dalam water bath bersuhu 90C selama 2 jam. KMnO4 yang berlebih dihilangkan dengan penambahan hidroksilamin
hidroklorida untuk selanjutnya dianalisis menggunakan CVAAS (Cold Vapor Atomic Absorption Spectrophotometer) dengan reduktor SnCl2. Panjang
19
gelombang yang digunakan dalam proses pengukuran Hg dengan CVAAS adalah 253.7 nm
Analisis logam Cd dan Pb dalam air dilakukan berdasarkan Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 3111C (APHA 2005). Sekitar 250 ml sampel air dimasukkan ke dalam corong pisah teflon setelah sebelumnya ditambahkan beberapa tetes HNO3 dan NaOH (1 N) agar memiliki
pH 3. Sampel air tersebut kemudian diekstraksi dengan Ammonium Pyrrolidine Dithiocarbamate (APDC) dan Methyl Isobutyl Ketone (MIBK). Ekstraksi dilakukan untuk memisahkan logam dari pengaruh garam (NaCl) dan ion pengganggu (K+, Mg2+, dan Ca2+) yang dapat berpengaruh dalam proses pengukuran menggunakan FAAS (Flame Atomic Absorption Spectrophotometer). Fase organik akan naik ke lapisan atas, sedangkan fase air akan berada di bawah dan kemudian akan dibuang. Fase organiknya diekstraksi kembali dengan HNO3
sehingga didapatkan fase anorganik. Fase anorganik tersebut kemudian dianalisis dengan menggunakan FAAS (Flame Atomic Absorption Spectrophotometer) tipe Varian SpektrAA-20 plus. Larutan standar kalibrasi dibuat dengan melarutkan standar induk Hg, Cd, dan Pb. Larutan standar dan larutan blanko dibuat dengan seri konsentrasi tertentu dan diperlakukan sama seperti sampel air. Sebagai pengencer digunakan air laut sintetik standar. Panjang gelombang yang digunakan dalam proses pengukuran dengan FAAS adalah 228.8 nm untuk Cd dan 217 nm untuk Pb.
Penentuan Konsentrasi Logam Dalam Sedimen dan Padatan Tersuspensi Total (Total Suspended Solid/TSS)
Sampel sedimen diambil dengan menggunakan Ponar grab yang terbuat dari stainless steel. Pada setiap stasiun, sampel sedimen diambil pada lapisan permukaan (0-5 cm) sebanyak ± 250 g dan kemudian disimpan dalam wadah polietilen serta disimpan dalam kotak pendingin (cool box). Analisis logam Hg dalam sedimen dan TSS dilakukan dengan menggunakan metode US EPA 245.5. Sebelum dianalisis, sampel sedimen dan TSS dikeringkan dalam oven bersuhu 60
C dan dihaluskan. Sebanyak 0,2 gram sampel tersebut (triplikat) dimasukkan ke dalam botol kaca dan kemudian didestruksi menggunakan aquaregia (campuran asam kuat H2SO4 dan HNO3 dengan perbandingan 1:1) pada suhu 95 C selama 2
menit, diikuti dengan proses oksidasi menggunakan KMnO4. Kelebihan KMnO4
dihilangkan menggunakan larutan NaCl-hidroksilamin sulfat. Selanjutnya sampel dianalisis menggunakan CVAAS dengan reduktor SnSO4.
Analisis logam Cd dan Pb dalam sedimen dan TSS dilakukan berdasarkan USEPA metode 3050B (1996). Teknik yang digunakan adalah dengan menggunakan asam kuat (HNO3, H2O2, dan HCl) untuk menghancurkan sampel
sedimen (acid digestion). Sebanyak 1 g sampel sedimen yang telah dikeringkan kemudian dihomogenkan dengan cara ditumbuk hingga halus. Sampel sedimen tersebut kemudian ditempatkan dalam Erlenmenyer 250 ml dan dipanaskan pada suhu 95 oC. Selanjutnya sampel sedimen tersebut didestilasi (refluxed) selama 3 jam dengan campuran asam kuat (HNO3 55 %, H2O2 30 %, dan HCl 32 %) untuk
melepaskan logam pada sedimen ke dalam larutan. Hasil yang didapat kemudian dilarutkan dalam 50 ml aquadest dan disimpan pada refrigerator (lemari es) hingga siap dianalisis menggunakan FAAS (Flame Atomic Absorption
20
Spectrophotometer) tipe Varian SpektrAA-20 plus. Larutan standard kalibrasi dibuat dari larutan standard Cd dan Pb 1000 mg l-1. Larutan blanko dibuat dari campuran asam kuat yang sama dan diperlakukan sama dengan sampel sedimen. Panjang gelombang yang digunakan dalam proses pengukuran dengan FAAS adalah 228,8 nm untuk Cd dan 217,0 nm untuk Pb.
Penentuan Konsentrasi Logam Dalam Ikan
Konsentrasi logam berat dalam ikan dibagi berdasarkan habitat atau kebiasaan ikan dalam mencari makan, yaitu konsentrasi logam berat dalam daging ikan pelagis dan ikan demersal. Pengelompokkan berdasarkan kebiasaan makan merupakan hal penting karena berkaitan dengan proses akumulasi logam berat dalam tubuh ikan. Ikan pelagis merupakan jenis ikan yang relatif lebih banyak beraktivitas mencari makan di kolom air dan memiliki peluang mengakumulasi logam berat melalui makanan yang terdapat di kolom air (zooplankton atau ikan yang lebih kecil). Ikan demersal merupakan jenis ikan yang relatif lebih banyak beraktivitas mencari makan di dekat dasar perairan dan memiliki peluang mengakumulasi logam berat melalui makanan yang terdapat di sedimen.
Sebagian besar sampel diperoleh dari nelayan yang sedang mencari ikan di sekitar muara Sei Pinyuh dan Peniti Luar, sisanya diperoleh dari pasar tradisional di Mempawah dan Jungkat. Setiap sampel ikan difoto dan dicatat ukurannya untuk memudahkan identifikasi. Identifikasi jenis ikan dilakukan melalui komunikasi pribadi baik dengan nelayan lokal maupun melalui penelusuran pustaka (Allen et al. 2003). Penelusuran melalui internet juga dilakukan melalui web site http://www.fishbase.org. Sampel ikan yang diperoleh kemudian disimpan dalam kantung plastik (ziplock) dan dimasukkan ke dalam pendingin (ice box). Di laboratorium lapangan, hanya bagian dari daging ikan yang biasa dikonsumsi diambil untuk dianalisis lebih lanjut. Daging dari beberapa jenis ikan yang sama diambil dan dihomogenkan (komposit). Analisis Hg dalam daging ikan dilakukan berdasarkan metode AOAC Official Method (2005). Sebanyak 5 gram sampel biota (basah) dimasukkan dalam erlenmeyer 250 ml. Sampel kemudian didestruksi menggunakan H2SO4 pekat, HNO3 (1:1), natrium molibdat, dan
HNO3/asam perklorat (1:1). Selanjutnya, sampel hasil destruksi dianalisis menggunakan Cold Vapour AAS type Varian SpektrAA.
Analisis logam Cd dan Pb dilakukan berdasarkan metode dari ASEAN Canada CPMS II (1998). Sebelum dianalisis, daging ikan dikeringkan dalam oven pada suhu 105 oC selama 24 jam, dan setelah dingin kemudian tersebut digerus hingga homogen. Sampel daging ikan yang sudah homogen kemudian ditimbang sejumlah 1 gram di dalam gelas erlenmeyer, kemudian ditambahkan HNO3 pekat
dan didiamkan selama 24 jam. Selanjutnya, sampel tersebut dipanaskan di atas hot plate pada suhu 85 oC selama 8 jam, setelah dingin kemudian ditambahkan H2O2
dan dipanaskan kembali selama 6 jam untuk kemudian dianalisis dengan menggunakan FAAS (Flame Atomic Absorption Spectrophotometer) tipe Varian SpektrAA-20 plus.
21
Penentuan Ukuran Partikel (Grain Size) dan Kandungan Bahan Organik Total dalam Sedimen
Karakteristik sedimen antara lain dicirikan oleh ukuran partikel (grain size) dan kandungan bahan organik total (Total Organic Matter/TOM). Ukuran partikel (grain size) sedimen ditentukan berdasarkan skala Udden-Wentworth (Orr 2007) (Tabel 2). Sedimen yang telah ditimbang dan dikeringkan (80 oC) kemudian disaring dengan menggunakan saringan berukuran 0.5 mm ; 0.250 mm ; 0.125 mm ; dan 0.063 mm, yang disusun secara bertingkat dan digerakkan secara mekanik. Setiap fraksi kemudian ditimbang dan dibandingkan dengan berat awal sedimen untuk menentukan persentasenya.
Kandungan bahan organik total (Total Organic Matter/TOM) dalam sedimen ditentukan dengan metode LOI (Loss on Ignition) (Schumacher 2002). Sampel sedimen dikeringkan selama selama 24 jam pada suhu 105 oC dan kemudian ditimbang. Setelah itu, sampel sedimen dibakar dalam tanur selama 20 menit pada suhu 550 oC dan kemudian ditimbang. Pada suhu tersebut bahan organik yang terdapat dalam sedimen akan hilang terbakar. Persentase LOI ditentukan dengan membagi massa yang hilang dengan berat kering awal kemudian dikalikan 100 %.
% ���550= (��105− ��550)
��105
× 100
di mana : ���550 = persentase LOI pada suhu 550 oC, sedangkan ��105 dan
��105= berat kering pada suhu 105 o
C dan 550 oC.
Tabel 2. Ukuran saringan untuk menentukan ukuran partikel (grain size) dari sedimen berdasarkan skala Udden-Wentworth.
Ukuran Saringan (mm) Ukuran Partikel yang
Tertahan (mm) Kategori 0.50 0.25 0.125 0.063 > 0.50 0.25 – 0.50 0.125 – 0.25 0.063 – 0.125 < 0.063 Pasir Kasar (Coarse sand) Pasir Sedang (Medium sand) Pasir Halus (Fine sand) Pasir Sangat halus
(Very fine sand) Lempung dan tanah liat
(Silt & clay) (Sumber: Orr 2007)
22
Analisis Statistik
Analisis data dilakukan dengan menggunakan program Microsoft Excel 2007 dan SPSS 17. Data dianalisis berdasarkan metode berikut :
Uji normalitas data. Uji Shapiro-Wilk dilakukan terlebih dahulu untuk menguji distribusi normal data. Analisis ragam satu arah (One-way ANOVA) dilakukan untuk menguji variasi spasial dan Student‟s t-test (Uji T) dilakukan untuk mengetahui variasi temporal konsentrasi logam berat di setiap wilayah penelitian.
Regresi Linear. Regresi linear antara variabel bebas (independent), misalnya salinitas, dengan variabel lingkungan lainnya sebagai variabel tak bebas (dependent), misalnya pH atau TSS. Hal tersebut dilakukan untuk mengetahui pengaruh variabel bebas terhadap distribusi setiap variabel lingkungan tak bebas di perairanMuara Kapuas.
Analisis korelasi Pearson dilakukan untuk mengetahui korelasi antara masing- masing variabel.