MITIGASI DANAU EUTROFIK : STUDI KASUS DANAU RAWAPENING
PENGEMBANGAN SISTEM MONITORING ONLINE DAN PERINGATAN DINI BENCANA LINGKUNGAN : (Studi Kasus di Danau Maninjau)
M. Fakhrudin, Ika A.S, Tjandra C, A. Hamid, Foni A.S, Endra T, dan Kodarsyah
Pusat Penelitian Limnologi LIPI mfakhrudin@limnologi.lipi.go.id
ABSTRAK
Kondisi lingkungan perairan danau sangat dinamis dipengaruhi oleh aktivitas diperairan maupun pada daerah tangkapan airnya. Di sisi lain sektor yang berkepentingan juga cukup beragram, sehingga permasalahan pengelolaan danau sangat kompleks dan melibatkan banyak pemangku kepentingan. Oleh karena itu, data lingkungan perairan yang akurat, cepat dan real time diperlukan dalam pengelolaan suatu danau. Makalah ini bertujuan untuk membahas sistem monitoring lingkungan yang realtime dan peringatan dini bencana kematian ikan dengan studi kasus di Danau Maninjau-Sumatera Barat, yang mempunyai luas lebih dari 9 ribu ha dan kedalaman maksimum 185 meter. Saat ini, selain digunakan untuk PLTA juga digunakan untuk keramba jaring apung tetapi sering terjadi bencana kematian massal ikan dengan kerugian yang sangat besar. Bencana kematian massal ikan ini terkait dengan pembalikan massa air dari bagian dasar ke permukaan air danau kandungan oksigen pada lapisan air pada dasar danau mendekati nol dan diduga juga beracun. Berdasarkan hal ini maka dilakukan kajian untuk menentukan parameter kunci terjadinya kematian massal ikan dan pengembangan sistem monitoring online dan peringatan dini lingkungan. Makalah ini merupakan bagian awal dari hasil penelitian tersebut. Hasil analisa menunjukkan bahwa Danau Maninjau mempunyai ciri morfometrik yang menunjukkan kestabilan air danau tergolong rendah atau mudah terjadi pengadukan air danau (Shore line development 1,51 km/km2). Selain itu, danau ini mempunyai tingkat efisiensi yang sangat tinggi dalam perangkapan sedimen atau material pencemar (waktu tinggal air 25 tahun). Data cuaca menunjukkan bahwa intensitas matahari melemah pada Januari-Februari, kondisi ini menyebabkan penurunan suhu permukaan air danau (berat jenis meningkat), sehingga dapat terjadi pembalikan massa air. Hal ini diperkuat lagi pada bulan Januari-Februari terjadi kecenderungan peningkatan angin. Uji coba sistem monitoring online suhu air di Danau Maninjau telah dilakukan, hasil pengukuran dilapangan langsung dikirim melalui gelombang GSM ke server Puslit Limnologi LIPI Cibinong, sehingga secara realtime kondisi danau dapat diketahui melalui Web/internet. Permintaan data juga dapat dilakukan melalui SMS dari ponsel. Berdasarkan identifikasi parameter kunci terjadinya kematian massal ikan dan sistem monitoting online tersebut diharapkan dapat dikembangkan lebih jauh lagi menjadi sistem peringatan dini bencana lingkungan yang berbasis multi channel komunikasi.
Kata kunci : monitoring online, Danau Maninjau, pembalikan massa air, kematian ikan
PENDAHULUAN
Indonesia mempunyai banyak danau dengan berbagai jenis danau, antara lain : danau tektonik, danau volkanik, danau paparan banjir dan danau karst. Danau besar di Indonesia tercatat lebih dari 500 danau/waduk dengan luas lebih dari 490.000 ha. Danau ini tersebar mulai dari Sabang sampai Merauke Danau menyimpan potensi yang cukup besar, antara lain sebagai obyek wisata, perikanan, pertanian, transportasi, maupun untuk pembangkit listrik, namun belum dimanfaatkan secara optimal. Disamping itu,
50
danau juga berfungsi dari aspek ekologi, seperti: pengendali iklim mikro, recharge air tanah, pengendali banjir, dan habitat berbagai keanekaragaman hayati.
Kondisi lingkungan perairan danau sangat dinamis dipengaruhi oleh aktivitas di perairan maupun pada daerah tangkapan airnya, di sisi lain sektor yang berkepentingan juga cukup beragam, sehingga permasalahan pengelolaan danau sangat kompleks dan melibatkan banyak pemangku kepentingan. Oleh karena itu, data lingkungan perairan yang akurat, cepat dan real time diperlukan dalam pengelolaan suatu danau.
Danau Maninjau mempunyai luas 9.737 ha, kedalaman air maksimum mencapai 185 meter, merupakan salah satu danau besar jenis volkanotektonik. Danau ini berada di Kabupaten Agam - Sumatra Barat. Saat ini Danau Maninjau mempunyai fungsi ekonomi sebagai pembangkit tenaga listrik yang menghasilkan energi tahunan sebesar 205 GWH, sumber air irigasi, perikanan baik budidaya ikan dalam keramba apung maupun perikanan tangkap, dan sebagai tujuan pariwisata nasional maupun internasional. Fungsi ekologi antara lain sebagai pengontrol keseimbangan air tanah dan iklim mikro, serta habitat bagi keaneragaman hayati.
Pada awal Januari 2009 terjadi bencana kematian masal ikan lebih dari 13 ribu ton, yang menimpa 1.042 KK petani. Tenaga kerja yang terkena dampak sebanyak 3.143 orang dengan kerugian sekitar Rp.150 milyar dan menyebabkan kredit macet sekitar Rp. 3,6 milyar pada BRI, BNI, Bank Nagari dan Koperasi (Bupati Agam, 2009).
Hasil pengukuran kualitas air danau oleh staf Puslit Limnologi LIPI dengan Water Quality Checker pada saat kejadian bencana tersebut (Januari 2009) menunjukkan DO pada permukaan air hanya sebesar 1,05 mg/l (kondisi normal sekitar 7 mg/l) dengan suhu 28 oC, dan pH 7,17. Pada kekedalaman air 3 meter kandungan DO sudah mencapai 0,46 mg/l dan suhu 27,2 oC, pada kolom air inilah yang biasanya digunakan untuk keramba apung. Kandungan oksigen yang sangat rendah ini menyebabkan kematian massal ikan.
Bencana ini terkait dengan apa yang disebut oleh masyarakat setempat “turbo belerang”. Fenomena turbo belerang ini sudah sering terjadi. Pada kondisi normal (lapisan air bagian atas lebih panas dari pada lapisan air bagian bawah) terjadi sirkulasi air secara vertikal pada masing-masing lapisan air dipermukaan (epilimnion) dan pada lapisan air bagian bawah (hipolimnion). Hal ini terjadi karena kedua lapisan ini dipisahkan oleh termoklin yang terjadi pada lapisan air mesolimnion. Pada kasus Danau
51
Maninjau, di lapisan dasar banyak endapan dari sisa pakan dari keramba jaring apung dan ini dapat menimbulkan racun bagi ikan. Pada kondisi normal air yang mengandung racun ini hanya bersirkulasi pada lapisan hipolimnion sehingga ikan pada keramba tidak terjangkau oleh air yang mengandung racun tersebut. Tetapi sirkulasi air secara menyeluruh dapat terjadi sehingga terjadi pengadukan dari dasar danau sampai permukaan air danau, pada saat itulah dapat menyebabkan kematian ikan secara massal.
Menurut Tsanis et al. (2007) hidrodinamika dalam badan air danau dipengaruhi oleh geometri danau, aliran masuk dan keluar danau, faktor udara, massa jenis air danau dan efek Coriolis. Pada kasus Danau Maninjau, massa jenis air yang direpresentasikan oleh temperatur air diduga merupakan faktor yang paling dinamis dan fakctor berikutnya adalah cuaca.
Faktor aliran masuk Danau Maninjau dipengaruhi oleh curah hujan, tetapi karena aliran yang keluar danau digunakan untuk pembangkit tenaga listrik dan dikendalikan dengan bendung dan ditambah lagi dengan volume danau yang sangat besar (10,33 milyar m3) bila dibandingkan dengan aliran keluar danau sekitar 13,39 m3/dt, maka fluktuasinya relative kecil.
Bila berdasarkan sifat morfometri Danau Maninjau yang dicerminkan oleh kedalaman relative (Zr) sebesar 1,508. Hal ini menunjukkan bahwa luasan permukaan
danau bila terkena angin kencang akan berpotensi mengaduk lapisan air danau (kedalaman danau relative kecil tapi luas permukaan air danau besar) sehingga lapisan air danau tidak stabil, air danau mudah teraduk bagian bawah dapat teraduk dengan bagian atasnya.
Massa jenis air ( ) merupakan parameter dasar dalam hidrodinamika, perbedaan massa jenis air ini mengakibatkan terjadinya stratifikasi lapisan air (epilimnion- metalimnion-hipolimnion) dan menghambat percampuran air secara vertikal. Menurut Ji (2007), massa jenis air ditentukan oleh suhu, salinitas dan konsentrasi total sedimen tersuspensi. Namun menurut Reading (1996) faktor sedimen tersuspensi menjadi penting pada danau es, sementara faktor salinitas hanya berperan penting pada danau dengan salinitas tinggi atau memiliki mata air hidrotermal dalam. Pada kasus Danau Maninjau faktor salinitas sangat kecil pengaruhnya terhadap berat jenis, karena air Danau Maninjau mempunyai kadar garam yang sangat kecil dan bahkan mendekati nol sepanjang tahun.
52
Berdasarkan hal-hal tersebut maka akan dilakukan monitoring stratifikasi temperature air mulai dari permukaan air sampai kedalaman sekitar 100 meter dalam kurun waktu panjang. Diharapkan dengan data tersebut dapat mengkaji proses pengadukan air Danau Maninjau, sehingga dapat digunakan sebagai dasar penyusunan kriteria untuk peringatan dini kematian massal ikan, setelah dikombinasikan dengan parameter kualitas air. Makalah ini bertujuan untuk membahas system monitoring lingkungan yang realtime dan peringatan dini bencana kematian ikan dengan studi kasus di Danau Maninjau-Sumatera Barat.
METODOLOGI
Pengumupan Data dan Informasi
Data yang digunakan dalam penelitian ini berupa data primer dan data sekunder. Data sekunder antara lain: data curah hujan, klimatologi, kualitas air dan morfometri danau. Sedangkan data primer antara lain: data stratifikasi suhu air danau dan kualitas air.
Data stratitifikasi suhu air Danau Maninjau didapatkan dengan melakukan pengukuran pada berbagai kedalaman dengan menggunakan sensor suhu yang dihubungkan dengan data logger secara terus-menerus dalam beberapa bulan. Peletakan sensor suhu air ditentukan berdasarkan tiga stratifikasi suhu air danau pada zone termoklin sensor suhu lebih rapat bila dibandingkan zone permukaan (lapisan epilimnion) dan lapisan hipolimnion, karena kedalaman disekitar termoklin inilah yang menjadi titik kritis perubahan suhu, yang selanjutnya terjadi pembalikan massa air danau.
Pada saat dilakukan penulisan makalah ini Stasiun Pengukuran Profil Suhu Air Danau Maninjau secara online sudah terpasang dengan baik dan sudah melakukan pencatatan/perekaman data, tapi data yang direkam belum dalam waktu yang panjang (Gambar 1). Diharapkan Stasiun ini dapat bekerja dalam beberapa tahun kedepan, sehingga dapat memonitor perilaku suhu air secara teliti. Sebagai catatan kejadian kematian ikan secara massal pada umumnya terjadi pada awal tahun (Januari-Februari).
Data kualitas air didapatkan dengan pengukuran langsung di lapangan dengan Water Quality Checker. Pemilihan lokasi pengukuran stratitifikasi suhu dan kualitas air didasarkan pada lokasi yang dianggap mewakili perairan Danau Maninjau dengan
53
mempertimbangkan faktor-faktor antara lain: aliran keluar danau, kedalaman air danau, morfometri danau dan areal keramba jaring apung.
Pengolahan Data
Pengolahan data hasil pengukuran kualitas air pada berbagai kedalaman air Danau Maninjau dilakukan untuk mengetahui karakteristik tiga lapisan epilimnion, mesolimnion dan hipolimnion, khususnya yang terkait dengan kematian massal ikan dengan cara membandingkan ketiga lapisan tersebut.
Pengolahan data suhu air danau ditekankan pada perubahan pola stratifikasi suhu air pada zone termoklin, atau perubahan ketebalan lapisan epilimnion, lapisan mesolimnion dan lapisan hipolimnion. Proses pengadukan air danau dimulai ketika terjadi pergeseran ketebalan ketiga lapisan air danau tersebut. Ketika lapisan air danau bagian atas lebih panas dari pada lapisan air bagian bawah maka tidak terjadi pengadukan air danau, tetapi ketika air danau bagian atas lebih dingin dari pada lapisan bagian bawah maka akan terjadi pembalikan massa air danau. Pola perubahan suhu air inilah yang akan direkam oleh sensor suhu yang diletakkan pada berbagai kedalaman air danau.
Perubahan suhu air bagian atas ini diduga terkait dengan perubahan cuaca (curah hujan, radiasi matahari, dan suhu udara) di sekitar Danau Maninjau. Analisa keterkaitan antara bencana kematian massal ikan yang biasanya terjadi pada awal tahun dengan cuaca sekitarnya akan diolah dari seri data: dari pencatatan masa lampau Stasiun Klimatologi BMKG dan PLN.
54
Berdasarkan evaluasi data stratifikasi suhu air danau dan kondisi cuaca serta kualitas air akan ditentukan parameter kunci yang menjadi stimulasi terjadinya pengadukan air danau yang menyebabkan bencana kematian massal ikan di Danau Maninjau. Pada makalah ini belum dilakukan pembahasan kriteria-kriteria parameter kunci yang memicu terjadinya kematian massal ikan secara kuantitatis, mengingat data yang tersedia masih sedikit sekali.
HASIL DAN PEMBAHASAN