METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari 2012 - Februari 2013. Pengambilan sampel dilaksanakan di perairan Danau Toba dengan lokasi penelitian berada pada 3 wilayah administrasi yaitu : Kecamatan Onan Runggu (Kabupaten Samosir), Kecamatan Haranggaol Horison (Kabupaten Simalungun) dan Kecamatan Pangururan (Kabupaten Samosir). Selanjutnya pelaksanaan analisis sampel air dilaksanakan di laboratorium Uji Mutu Badan Lingkungan Hidup Provinsi Sumatera Utara.
3.2 Jenis dan Sumber Data
Data yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari data primer dan sekunder. Data primer berupa pengukuran kondisi fisik, kimia perairan danau diperoleh di lapangan dan sebagian dari hasil uji laboratorium. Data persepsi masyarakat di sekitar perairan Danau Toba diperoleh dengan cara pengisian kuesioner oleh responden penduduk. Data sekunder diperoleh dari berbagai sumber seperti hasil penelitian terdahulu, hasil studi pustaka, laporan serta dokumen dari berbagai instansi yang berhubungan dengan topik yang dikaji.
3.3 Pelaksanaan Penelitian
3.3.1 Pengambilan Sampel Kualitas Air.
Tujuan dari pengambilan data ini adalah untuk mendapatkan gambaran tentang sifat fisika, kimia perairan danau. Penentuan lokasi pengambilan sampel parameter fisika, kimia perairan ditetapkan secara purposive (sengaja). Pengambilan sampel air lebih diarahkan pada pusat-pusat kegiatan penduduk sebagai sumber aliran limbah yang masuk ke perairan danau yaitu pada lokasi kegiatan KJA masyarakat. Penentuan titik-titik pengambilan contoh air di danau dengan pertimbangan bahwa lokasi pengambilan sampel air diduga sebagai aliran limbah cair dari berbagai kegiatan aktivitas keramba jaring apung masyarakat yaitu lokasi penelitian I di Kecamatan Onan Runggu, lokasi penelitian II di Kecamatan Haranggaol Horison dan lokasi penelitian III di Kecamatan Pangururan. Selanjutnya pada masing-masing lokasi penelitian, ditentukan 4 posisi, di mana keempat posisi tersebut berada pada garis yang ditarik dari daerah sekitar pinggir populasi KJA ke empat arah. Pada setiap posisi tersebut diambil sampel pada 3 stasiun penelitian sebagai berikut:
1. Stasiun 1 terletak di sekitar pinggir populasi KJA, pada jarak 0 – 1 meter dari pinggir lokasi populasi KJA;
2. Stasiun 2 terletak pada jarak sekitar 15 meter dari pinggir lokasi populasi KJA;
3. Stasiun 3 terletak pada jarak sekitar 30 meter dari pinggir lokasi populasi KJA.
Pengambilan sampel air di masing-masing stasiun dilakukan pada tiga kedalaman air yang berbeda, yaitu pada kedalaman 0 meter (permukaan air danau), kedalaman 4 meter (kedalaman di bawah KJA) dan kedalaman 8 meter
(kedalaman di bawah KJA), dimana hasil pengambilan sampel ini dapat dilihat pada lampiran 1,2 dan 3. Penentuan kedalaman sampling tersebut dilakukan berdasarkan kedalaman KJA yang beroperasi di lokasi umumnya adalah 4 meter.
Gambar 1: Sketsa posisi pengambilan sampel air di sekitar KJA
3.3.2 Sumber dan Beban Pencemaran Perairan Danau
Pengumpulan data untuk mengidentifikasi sumber-sumber limbah yang masuk ke perairan danau dilakukan melalui wawancara dan dari data sekunder. Pengumpulan data beban limbah dari KJA masyarakat diperoleh melalui penelitian langsung di lokasi KJA
3.3.3 Persepsi Masyarakat
Pengumpulan data untuk mengetahui persepsi masyarakat terhadap
kegiatan KJA di perairan Danau Toba menggunakan kuesioner yang disebarkan
kepada responden. Penentuan besar sampel dalam penelitian sosial dilakukan
A
C
D
dengan rumus SLOVIN (Sevilla, 1993).
Dari data sekunder yaitu jumlah penduduk (KK) dan jumlah pengusaha KJA masyarakat (KK) yang diperoleh dari kepala desa, ditetapkanlah jumlah sampel pendapat masyarakat dengan menggunakan persamaan Slovin berikut :
nsampel =
Dimana nsampel adalah jumlah minimal sampel analisis yang harus dipilih, dan NPK adalah jumlah populasi analisa pendapat (pengusaha keramba atau non pengusaha), dan d = 0,1 (tingkat kepercayaan). Dari data sekunder yaitu jumlah penduduk (KK) dan jumlah pengusaha KJA masyarakat (KK) yang diperoleh dari kepala desa, seperti pada Tabel 3.1
Tabel 3.1 Jumlah KK pengusaha KJA dan non pengusaha KJA
No Lokasi Jumlah KK Jumlah KK Petani KJA (NPK) Jumlah KK Non Pengusaha KJA (NNK) 1 Desa Sitamiang
Kec. Onan Runggu 176 20 156
2 Desa Haranggaol Kec. Haranggaol Horison 400 34 336 3 Desa Tanjung Bunga Kec. Pangururan 417 20 397
Maka ditetapkanlah jumlah sampel pendapat dengan menggunakan persamaan SLOVIN, seperti terdapat pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2 Besar sampel di 3 lokasi penelitian No Lokasi Jumlah KK Jumlah KK Petani KJA (nPK) Jumlah KK Non Pengusaha KJA (nNK)
1 Desa Sitamiang Kec. Onan Runggu 176 17 61
2 Desa Haranggaol Kec. Haranggaol
Horison 400 26 78
3 Desa Tanjung Bunga Kec. Pangururan 417 17 80
3.3.4 Membangun Model Pengendalian Pencemaran Perairan
Data yang diperlukan untuk membangun model pengendalian pencemaran di perairan danau toba adalah merupakan beban pencemaran yang berasal dari KJA. Pengumpulan data tentang sumber-sumber pencemaran yang masuk ke perairan danau dilakukan melalui wawancara dan data sekunder. Data beban pencemaran yang berasal dari kegiatan KJA di Danau Toba.
3.4 Parameter Penelitian
Parameter yang diamati dalam penelitian ini terdiri parameter fisika dan kimia perairan yang diukur terutama didasarkan pada parameter kualitas air kelas I yaitu air yang peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air minum, dan atau peruntukan lain yang mensyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut sesuai dengan Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air.
3.5 Analisis Data
3.5.1 Analisis Kualitas Air di Area Sekitar KJA
Kualitas air yang akan diteliti pada penelitian ini meliputi beberapa parameter fisika dan kimia seperti pH, suhu, TDS (Total Dissolved Solid), DO
(Demand Oxygen), COD (Chemical Oxygen Demand), T-PO4 dan Nitrogen Total
(N-Total). Statistik yang digunakan untuk mendapatkan data rata-rata tunggal akurat menggunakan perhitungan statistik deviasi standar.
Keterangan :
Σ : Jumlah = (X1 + X2 + X3 + ... + Xn)
: Rata-rata =
s : Simpangan Baku =
d : Derajat kepercayaan =
t : Derajat kebebasan (Nilainya bergantung pada (n-1); untuk n = 3 dengan selang kepercayaan 95%, maka nilai t = 4,30 sedangkan untuk n = 12 dengan selang kepercayaan 95%, maka nilai t = 2,20 )
Di mana pengambilan sampel dilakukan di empat titik per lokasi dengan variasi kedalaman air dan jarak setiap titik sampling dari KJA dalam satuan meter
3.5.2 Analisis Fisika dan Kimia Perairan Sekitar KJA
Analisis parameter fisika dan kimia perairan danau dilakukan dengan membandingkan dengan Lampiran Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun 2001 tentang baku mutu air kelas I (KLH, 2004). Analisis dilaksanakan di Laboratorium Uji Mutu Badan Lingkungan Hidup Provinsi Sumatera Utara di Medan.
3.5.3 Analisis Persepsi Masyarakat
Data pandangan masyarakat di sekitar perairan danau dianalisis dengan melakukan kuesioner yang dapat dilihat pada Lampiran 29. Untuk mengetahui persepsi atau pandangan masyarakat di sekitar perairan danau terhadap pengendalian pencemaran dilakukan melalui análisis menggunakan tabel.
3.5.4 Membangun Model Pengelolaan KJA
Pendekatan sistem merupakan suatu metodologi pemecahan masalah yang dimulai dengan mengidentifikasi serangkaian keadaan sehingga menghasilkan suatu operasi dari sistem yang dianggap efektif.
Permasalahan sistem pada dasarnya adalah terdapatnya gap antara kebutuhan pelaku dengan kondisi yang ada (real). Pada kondisi nyata di lapangan, permasalahan sistem ditunjukkan oleh adanya isu yang berkembang sehubungan dengan terjadinya pencemaran di perairan danau. Formula sistem di sini adalah merupakan aktivitas merumuskan permasalahan dalam pengendalian pencemaran di perairan danau yang berkaitan dengan adanya perbedaan antara kebutuhan pelaku dengan kondisi yang ada.
Indentifikasi sistem merupakan suatu rantai hubungan antara pernyataan dari kebutuhan dengan pernyataan khusus dari masalah yang harus dipecahkan untuk memenuhi kebutuhan-kebutuhan tersebut (Eriyatno, 2002). Diagram tersebut merupakan pengungkapan interaksi antara komponen di dalam sistem
yang saling berinteraksi dan mempengaruhi dalam kinerja sistem seperti pada Gambar di bawah ini:
Gambar 2 : Pemodelan adalah proses R E V I Validasi Model
?
Formulasi matematikaApa yang telah dilakukan sebelumnya (Literature searche),
Analisis, Simulasi
3.5.5 Konsep Dasar Proses Permodelan
Gambar 3 : Proses pemodelan Selesai F 0 R M U L K A L I B R V E R I F I K A S Hiphotesis Model Objektif Formulasi Matematika Algoritma Alg. Benar? Computer Implementasi Parameter Estimasi Code untuk Algoritma
Uji Model Data
M O D E L A N A L I S D
Analisis Model Atau Bandingkan Hasil Objectives Terpenuhi Math Formulasi salah Hypothesis salah untuk Objectives Re – evaluasi objectives Atau ya ya tdk tdk ya ya tdk tdk tdk tdk ya
Proses ini dimulai dengan model percampuran dasar
Dengan massa didefenisikan
C = Konsentrasi kontaminasi V = Volume danau
M = Massa kontaminasi
Laju perubahan didefenisikan sebagai berikut:
Q = Volumetrik laju aliran melalui danau t = Waktu
Persamaan campuran dapat ditulis sebagai berikut:
Polutan muncul dalam berbagai sifat kimiawi. Beberapa polutan non – polar dan tidak bereaksi dengan air. Polutan demikian ini, keluar bersama dengan aliran danau. Polutan polar bereaksi dengan air dapat mengakibatkan danau tercemar atau kurang tercemar. k dapat didefenisikan sebagai k = 0 , dimana terjadi reaksi
yang dikaji adalah k > 0 dimana kontaminasi terbentuk.
Proses permodelan memerlukan beberapa asumsi, yaitu 1. Volume danau tetap konstan
2. Laju aliran konstan 3. Laju reaksi konstan
4. Air danau tercampur sempurna
Sehingga, dengan memperhatikan asumsi ini model umum tadi dapat dinyatakan sebagai
Atau
Karena massa sama dengan volume dikali dengan konsentrasi, Persamaan tadi juga dapat ditulis
Permodelan kualitas air Danau Toba dengan adanya kerambah jaring apung masyarakat dibentuk berdasarkan kerangka dasar model perubahan konsentrasi seperti yang diberikan diatas.
Komponen kualitas air Danau Toba mencakup DO, BOD, COD, dan komponen lainnya yang biasa dipakai untuk kualitas air. Dari model yang diperoleh dalam penelitian ini dapat diajukan pengelolaan keramba jaring apung masyarakat sedemikian hingga sustainibilitas Danau Toba dapat dijaga.