Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei sampai Juni 2013 dengan 2 tahapan. Penelitian tahap I merupakan pengambilan sampel air dan sedimen dilakukan di tiga stasiun sebanyak 2 kali.
Stasiun I berada di daerah Ajibata, Kabupaten Toba Samosir sebagai daerah inlet Danau Toba, stasiun II berada di Kecamatan Haranggaol Horison sebagai daerah Keramba Jaring Apung (KJA), dan stasiun III berada di Porsea sebagai daerah outlet Danau Toba. Peta lokasi penelitian dapat dilihat pada Gambar 2.
Penentuan stasiun pengamatan menggunakan Global Positioning System (GPS) (Tabel 1).
Tabel 1. Titik koordinat stasiun pengambilan sampel
Stasiun Ulangan Koordinat
N E Ajibata 1 020 39.239’ 0980 56.010’ 2 020 39.256’ 0980 56.024’ 3 020 39.344’ 0980 56.018’ Haranggaol 1 020 52.394’ 0980 41.139’ 2 020 52.378’ 0980 41.155’ 3 020 52.367’ 0980 41.170’ Porsea 1 020 26.582’ 0990 09.342’ 2 020 26.599’ 0990 09.492’ 3 020 26.562’ 0990 09.569’
Penelitian tahap II merupakan analisis sampel air dan sedimen logam berat yang dilakukan di Laboratorium Ilmu dan Dasar Umum Universitas Sumatera Utara dan Laboratorium Sentral Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan terdiri atas eckman grab, peralatan gelas, botol sampel 100 ml, pH meter, GPS, termometer air raksa, oven, mortar, coolbox, kertas label, hot plate, timbangan analitik, cawan korslen, labu semprot, oven, tanur,kertas saring 0,45 μm serta AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer)
Bahan yang digunakan terdiri atas pengawet sampel HNO3, larutan standar logam (Pb dan Cu), gas asetilen (C2H2) serta Aquabides sebagai pelarut.
Penentuan Stasiun Pengambilan Sampel
Metode yang digunakan dalam penentuan lokasi sampling untuk pengambilan logam berat adalah “Purpossive Random Sampling”pada tiga stasiun
pengamatan, hal ini didasarkan pada kondisi perairan dan distribusi antropogenik (Amin, 2002). Pada stasiun I terdapat pelabuhan dan kegiatan pariwisata. Pada stasiun II terdapat kegiatan Keramba Jaring Apung (KJA) dan kegiatan domestik. Pada stasiun III terdapat pelabuhan dan aktifitas domestik. Gambar lokasi
pengambilan sampel dapat dilihat pada Lampiran 1. Pada masing-masing stasiun dilakukan 3 (tiga) kali ulangan.
Waktu pengambilan sampel akan dilakukan pada pagi hari dimulai dari pukul 08.00-11.00 WIB. Pengambilan sampel kualitas air untuk parameter fisika
dilakukan secara langsung (insitu) pada masing-masing stasiun. Parameter kimia, sampel air dimasukkan ke dalam botol sampel dari masing-masing stasiun, kemudian dianalisis secara eksitu di Pusat Penelitian Sumberdaya Alam dan Lingkungan (Puslit SDAL), Universitas Sumatera Utara.
Pengambilan sampel
Sampel air diambil pada lapisan permukaan dengan menggunakanbotol sampel 100 ml dan disimpan dalam coolbox.
Sampel sedimen diambil dengan menggunakan eckman grab, kemudian sedimen diambil pada bagian tengah atau pada bagian yang tidak bersinggungan dengan dinding grab untuk menghindari adanya kontaminasi logam dari sisi dinding grab. Kemudian sampel sedimen diambil sebanyak ± 10 gr dari setiap titik pengambilan sampel, dan sampel tersebut dimasukkan ke dalam kantong plastik
dan disimpan dalam coolbox, kemudian sampel air dan sedimen dianalisa di laboratorium. Kegiatan pengambilan sampel di lapangan dapat dilihat pada Lampiran 2.
Pengukuran Parameter Fisika- Kimia Perairan
Pengukuran parameter fisika dan kimia air dilakukan dengan dua cara, yakni secara langsung (insitu) dan secara tidak langsung (eksitu). Parameter kualitas air dan metode analisis (Tabel 2).
Tabel 2. Parameter kualitas air dan metode analisis
Parameter Satuan Metode Analisa/ Alat Lokasi
Fisika
1. Kekeruhan NTU Turbidity meter Eks situ
2.Suhu oC Termometer air raksa In situ
Kimia
1.pH - pH meter In situ
2.DO mg/l DO meter/ Titrasi winkler In situ
Logam Berat
1.Pb ppm AAS Laboratorium
2.Cu ppm AAS Laboratorium
Sumber: Happy, dkk., 2012
Penanganan sampel Preparasi Sampel Air
Preparasi sampel air dilakukan di Laboratorium Ilmu dan Dasar Umum
Universitas Sumatera Utara dan analisis logam berat dengan AAS dilakukan di Laboratorium Sentral Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara. Sebanyak 100 ml sampel air danau dimasukkan ke dalam labu, ditambahhkan HNO3 sebanyak 5 ml.
Kemudian dipanaskan di atas hotplate sampai volume sampel air ± 30 ml, sampel didinginkan dan disaring dengan kertas saring whatman 0,45 μm. Filtrat
diencerkan dengan aquabides dalam labu takar 100 ml dan dianalisis dengan menggunakan AAS (SNI 06 – 6989.8 - 2004).
Preparasi sampel sedimen
Preparasi sampel sedimen dilakukan di Laboratorium Ilmu dan Dasar Umum Universitas Sumatera Utara dan analisis logam berat dengan AAS dilakukan di Laboratorium Sentral Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara. Preparasi sampel dimulai dengan memisahkan sedimen dengan serasah/cangkang kerang, kemudian contoh sedimen dikeringkan dalam oven pada suhu 105 oC selama 3 jam. Sedimen kering yang diperoleh digerus dan ditumbuk hingga halus. Bubuk sedimen yang dihasilkan kemudian ditimbang seberat 2 gram lalu diabukan dalam tanur selama 8 jam pada suhu 4050C. Sampel yang telah menjadi abu ditambah HNO3 pekat sebanyak 10 ml . Hasil destruksi ini disaring dan filtratnya
ditampung dalam labu ukur 100 ml dan diencerkan dengan aquabides sampai tanda batas. Filtrat ini kemudian diukur dengan AAS (SNI 06 – 6989.8 - 2004). Kegiatan preparasi sedimen di laboratorium terlampir pada Lampiran 3.
Prinsip dari metode AAS (Atomic Absorption Spectophotometric) berdasarkan pada penguapan larutan sampel, kemudian logam yang terkandung didalamnya diubah menjadi atom bebas (Darmono, 1995). Selanjutnya akan dilakukan analisa sampel logam berat.
Analisis data
Penentuan konsentrasi logam berat dengan cara langsung untuk contoh air dan cara kering/ pengabuan untuk contoh sedimen. Pengukuran logam berat dengan menggunakan AAS (Atomic Absorption Spectrofotometry), selanjutnya dihitung: Konsentrasi pada air (SNI-01-3554-2006);
Vs KAASxVp a
Ksebenarny =
Keterangan:
K sebenarnya : Konsentrasi sebenarnya (mg/L)
K.AAS : Konsentrasi Atomic Absorption Spectrofotometry (mg/l)
Vp : Volume pelarut (L)
Vs : Volume sampel (L)
Konsentrasi pada sedimen (SNI-01-3751-2006);
kg mg x Ws AASxVp K a Ksebenarny = . 106 / Keterangan:
K sebenarnya : Konsentrasi sebenarnya (mg/kg)
K.AAS : Konsentrasi Atomic Absorption Spectrofotometry (mg/l)
Vp : Volume pelarut (L)
Ws : Berat sampel (mg)
Koefesien korelasi
Untuk mengetahui keeratan hubungan logam berat antara air dan sedimen dibuat analisis Korelasi Pearson, maka pengelolaan data akan dilakukan dengan menggunakan program SPSS 17.0. Dimana yang korelasikan adalah nilai konsentrasi logam berat di air dan di sedimen.
Matriks korelasi menunjukkan hubungan antara variabel yang ada. Menurut Sugiono (2005) menjelaskan, koefesien korelasi dapat dibagi menjadi beberapa tingkatan (Tabel 3).
Tabel 3. Interval korelasi dan tingkat hubungan antar faktor. Interval Koefesien Tingkat Hubungan
0,00 – 0.199 Sangat Rendah 0,20 – 0,399 Rendah 0,40 – 0,599 Sedang 0,60 – 0,799 Kuat 0,80 – 1 Sangat Kuat Analisa deskriptif
Untuk melihat kondisi pencemaran logam berat pada air dan sedimen Perairan Danau Toba maka hasil analisis logam berat dibandingkan dengan baku mutu air danau untuk budidaya perikanan berdasarkan PP. No. 82 tahun 2001. Sedangkan untuk melihat kondisi pencemaran logam berat di sedimen berdasarkan Dutch Quality Standards for Metal in Sediments (IADC/CEDA, 1997) (Tabel 4).
Tabel 4. Kriteria baku mutu kandungan logam Pb serta Cu dalam air dan sedimen
Logam berat Baku mutu
Timbal (Pb)
Air (mg/L) PP RI No.82 Tahun 2001 (0,03 mg/L)
Sedimen (mg/kg) Belanda (85 mg/kg)
Tembaga (Cu)
Air (mg/L) PP RI No.82 Tahun 2001 (0,02mg/L)
Sedimen (mg/kg) Belanda (35 mg/kg)
Sumber: Dokumen Menteri Lingkungan Hidup, (2004); (CEDA, 1997).
Berdasarkan Tabel 4, kriteria kandungan logam berat Pb dan Cu dalam air dan sedimen yang diperbolehkan di perairan air tawar. Apabila kandungan logam
tersebut berada diatas nilai baku mutu, maka akan menyebabkan pencemaran atau berdampak negatif bagi biota di sekitar perairan.
Pada perairan alami, kandungan logam berat pada sedimen lebih besar daripada di perairan. Hal ini dikarenakan logam berat yang terlarut dalam air akan berpindah ke sedimen kemudian berikatan dengan materi organik bebas atau materi organik yang melapisi permukaan sedimen sehingga terjadi penyerapan langsung oleh permukaan partikel sedimen (Widowati, dkk., 2008).
Tabel 5. Baku mutu konsentrasi logam berat dalam sedimen IADC/CEDA (1997).
Metal Level
Target Level Limit Level Tes
Level Intervensi Level Bahaya Tembaga 35 35 90 190 400 Timbal 85 530 530 530 1000
Level target. Jiika konsentrasi kontaminan yang ada pada sedimen memiliki nilai yang lebih kecil dari nilai level target, maka substansi yang ada pada sedimen tidak terlalu berbahaya bagi lingkungan.
Level Limit. Jika konsentrasi kontaminan yang ada di sedimen memiliki nilai maksimum yang dapat ditolerir bagi kesehatan manusia maupun ekosistem.
Level tes. Jika konsentrasi kontaminan yang ada di sedimen berada pada kisaran nilai antara level limit dan levelm test., maka dikategorikan sebagai tercemar ringan.
Level intervensi. Jika konsentrasi kontaminan yang ada di sedimen berada pada kisaran nilai antara level test dan level intervensi, maka dapat dikategorikan sebagai tercemar sedang.
Level berbahaya. Jika konsentrasi kontaminan (hanya untuk logam berat) berada pada nilai yang lebih besar dari baku mutu level berbahaya maka harus dengan segera dilakukan pembersihan sedimen.