1 BAB I
PENDAHLUAN
1.1. Latar Belakang
Air merupakan kebutuhan paling mendasar untuk menunjang suatu kehidupan. Sifat-sifat air menjadikannya sebagai suatu unsur yang paling penting bagi makhluk hidup. Manusia memanfaatkan air untuk berbagai kepentingan mulai dari konsumsi langsung, sebagai media budidaya, hingga bahan baku untuk industri. Pengaruh besar air terhadap kehidupan didalamnya terbagi menjadi dua bagian utama berdasarkan sifat air tersebut. Secara fisika sifat air menjadi suatu media hidup tumbuhan dan hewan, dan secara kimia sifat air menjadi pembawa unsur hara bagi pembentukan bahan organik oleh tumbuhan melalui produksi primer. Kordi K. dan Thancung (2007).
Peranan yang begitu besar untuk makhluk hidup terutama manusia membuat perlunya suatu sistem konservasi atau perlindungan untuk menjaga kelestariannya. Salah satu bentuk upaya pelestarian sumber daya air sekaligus pemanfaatannya adalah pembuatan waduk. Waduk merupakan sarana konservasi air tawar yang juga dimanfaatkan untuk berbagai hal seperti kepentingan domestik rumah tangga, irigasi pertanian, perikanan, transportasi, pengendali banjir, pembangkit listrik, hingga obyek pariwisata. Machbub dkk.(2003, dalam Irianto dan Triweko, 2011).
Waduk banyak dimanfaatkan oleh manusia untuk berbagai kepentingan baik secara langsung maupun tidak, hal ini membuat kualitas waduk perlu diperhatikan dengan lebih baik. Pemantauan kualitas waduk terutama pada aspek kualitas air sangat vital dilakukan karena sebagian besar pemanfaatan waduk merupakan kontak langsung antara manusia dan air waduk tersebut. Penurunan kualitas waduk seperti pencemaran dapat mempengaruhi manusia yang memanfaatkannya baik dalam skala kecil maupun besar. Dampak pencemaran yang mungkin berimbas pada manusia bisa berupa kerugian material berupa
2 penurunan hasil budidaya, hingga yang membahayakan kesehatan mulai dari keracunan hingga kondisi yang lebih parah yaitu kematian.
Machbub dkk.(2003, dalam Irianto dan Triweko, 2011) mengungkapkan bahwa perairan waduk di Indonesia banyak yang telah mengalami penurunan kualitas air. Pencemaran organik terutama fosfor dan nitrogen yang berasal dari limbah baik industri, rumah tanggga, pertanian, maupun aktifitas perikanan dalam waduk menjadi salah satu faktor utama penurunan kualitas air tersebut.
Jorgensen (2001, dalam Irianto dan Triweko, 2011) mengungkapkan bahwa permasalahan global waduk dan danau di seluruh dunia diantaranya: (a) sedimentasi tinggi hasil erosi tanah akibat perubahan penggunaan lahan pada DAS; (b) proses asidifikasi yang merupakan imbas dari hujan asam yang mengancam perikanan dan degradasai ekosistem; (c) pencemaran limbah industri dan pertanian yang menurunkan kualitas air waduk dan danau; (d) proses eutrofikasi akibat masuknya senyawa nitrogen dan atau fosfor dari aktivitas industri, pertanian, dan limpasan yang menyebabkan ledakan popolasi fitoplankton; dan (e) perubahan total pada ekosistem akuatik dalam kasus yang ekstrim.
Salah satu bentuk penurunan kualitas waduk dan danau yang sering dijumpai yaitu eutrofikasi. Klapper (1991) mendefinisikan eutrofikasi sendiri sebagai proses peningkatan input nutrien pada perairan yang disebabkan oleh alam (natural) maupun oleh aktivitas manusia (antropogenik). Peningkatan nutrien yang bervariasi membuat suatu perairan dapat dikelaskan berdasarkan tingkat status trofiknya mulai dari oligotrofik hingga status hipertrofik. Eutrofikasi merupakan suatu proses yang berlangsung dalam kurun waktu geologi, namun dengan peningkatan aktifitas manusia dapat mempercepat prosesnya dalam tempo yang relatif singkat. Perairan trofik dicirikan sebagai perairan yang kaya akan nutrisi dan ditumbuhi alga (ganggang), sementara perairan oligotrofik merupakan perairan dengan kondisi air yang sangat jernih yang memiliki kandungan nutrien rendah namun mengandung oksigen terlarut yang tinggi. Lillesand dan Kieffer (1979).
3 Penurunan kualitas air waduk dan danau akibat proses eutrofikasi dapat menumbulkan dampak buruk bagi pemanfaatan waduk maupun danau tersebut baik secara langsung atau tidak langsung. Menungkatnya nutrien dan alga serta penurunan oksigen terlarut dalam air waduk dapat menurunkan baku mutu air tersebut untuk berbagai pemanfaatan. Oleh karena itu identifikasi kondisi perairan suatu waduk atau danau perlu diperhatikan sebagai salah satu bentuk konservasi perairan darat.
Waduk Sutami atau Karangkates merupakan salah satu waduk dengan ukuran yang relatif kecil, namun banyak dimanfaatkan untuk beberapa bidang, seperti irigasi, pembangkit listrik, sumber PDAM, perikanan, dan pertanian. Perikanan yang dominan dilakukan di area Waduk Sutami adalah keramba apung dimana terdapat jaring-jaring yang mengapung di perairan sebagai media untuk budidaya ikan. Jenis ikan yang dibudidayakan pada keramba apun Waduk Sutami diantaranya adalah nila, mujair, gurami, bandeng, dan tombro. Penurunan kualitas air waduk telah terbukti dengan peristiwa ledakan populasi alga yang menyebabkan kualitas air menurun hingga batas berbahaya. Pada kondisi tersebut ribuan ikan mati karena deplesi (penurunan) oksigen terlarut, serta menimbulkan bau yang sangat menyengat. Dengan adanya potensi tersebut maka perlu dilakukan pemantauan status trofik waduk secara berkala agar tidak menimbulkan kerugian yang lebih besar.
Dalam mengidentifikasi status trofik suatu perairan dikenal suatu indeks yang banyak dijadikan patokan yaitu indeks trofik Carlson (1977). Indeks trofik Carlson diperoleh dari 3 parameter perairan yaitu konsentrasi klorofil-a, transparansi melalui secchi disk (Secchi Disk Transparency / SDT), serta total kandungan fosfor (Total Phosphorus / TP). Kondisi perairan tersebut melalui suatu persamaan dijadikan suatu indek untuk melihat kondisi trofik suatu perairan. Prassad and Sidaraju (2012). Indeks trofik Carlson merupakan suatu model yang memiliki pendekatan pada faktor kuantitas biomasa alga di perairan. Kekuatan utama dari indeks trofik Carlson adalah adanya hubungan antar parameter dapat digunakan untuk mengidentifikasi beberapa kondisi perairan yang terkait dengan faktor-faktor yang membatasi biomasa alga. Masing-masing parameter dalam
4 penentuan status trofik pada kondisi normalnya akan memiliki tingkatan nilai indeks yang sama. Namun pada kenyataannya di lapangan dapat pula ditemukan penyimpangan nilai indeks status trofik dari masing-masing parameter. Hal ini cukup wajar karena pada dasarnya hubungan antar variabel tersebut merupakan turunan dari hubungan regresi dan korelasi yang tidak memiliki nilai sempurna (1), sehingga beberapa keberagaman antar nilai indeks mungkin ditemukan. Namun variasi dari situasi tersebut tidak acak dan dapat didefinisikan. Sebagai contoh apabila nilai status trofik total fosfor dan transparansi Secchi disk lebih besar dari nilai status trofik klorofil-a menunjukan bahwa kekeruhan perairan disebabkan faktor non alga seperti partikel sedimen terlarut dengan ukuran yang bervariasi. Carlson dan Simpson (1996).
Metode yang selama ini berkembang untuk pemantauan kondisi perairan adalah dengan melakukan survei langsung di lapangan untuk mengambil sampel perairan dan uji laboratorium. Proses pengambilan sampel air di lapangan yang dilanjutkan dengan melakukan uji laboratorium relatif memerlukan waktu yang cukup lama terutama untuk kondisi perairan dengan luasan yang cukup besar. Selain itu proses pengumpulan data lapangan dan uji laboratorium memerlukan biaya yang tidak sedikit untuk survei skala besar. Pada saat yang bersaamaan dinamika perairan terjadi relatif lebih cepat dibandingkan dengan proses identifikasi yang saat ini berkembang. Oleh karena itu dibutuhkan suatu metode identifikasi yang mampu mengimbangi dinamika kondisi perairan yang dapat memberikan informasi secara cepat untuk wilayah kajian yang luas.
Sains dan teknologi penginderaan jauh telah banyak dimanfaatkan untuk kajian-kajian dengan tema hidrologi. Fenomena hidrologi yang sangat dinamis cukup mampu diimbangi oleh tingkat akuisisi data secara temporal dari beberapa satelit penginderaan jauh, baik yang tergolong satelit sumber daya, maupun satelit cuaca yang telah mampu merekam fenomena di bumi secara real time. Sensor penginderaan jauh yang kini berkembang telah mampu merekam beberapa rentang spektrum cahaya sehingga dapat dimanfaatkan untuk mengidentifikasi beberapa karakteristik obyek termasuk beberapa parameter optik untuk identifikasi pencemaran air.
5 Beberapa data penginderaan jauh hanya bisa diperoleh dengan biaya yang cukup besar. Namun tidak sedikit data yang dapat diperoleh dengan biaya relatif murah bahkan gratis, namun memiliki kualitas yang cukup baik untuk kajian fenomena-fenomena geografi. Salah satunya adalah Landsat-8 OLI (Operational Land Imager) yang merupakan data terbaru dari misi luar angkasa Landsat milik NASA. Landsat-8 OLI memiliki kemiripan dengan generasi sebelumnya dalam hal panjang gelombang tiap saluran yang dapat dimanfaatkan untuk identifikasi parameter optis perairan, seperti gelombang inframerah dekat yang peka terhadap klorofil-a, gelombang merah yang peka terhadap material sedimen, dan lainnya.
Meskipun data penginderaan jauh tidak selalu secara pasti dapat melakukan indentifikasi hingga tingkatan jenis dan konsentrasinya secara langsung namun data penginderaan jauh dapat menunjukan pola spasial dari sebaran area terdampak pencemaran dari suatu perairan. Dengan didukung data lapangan dan labortorium analisis lebih lanjut untuk identifikasi dapat dilakukan secara lebih kualitatif. Lillesand & Kieffer (1979).
1.2. Perumusan Masalah
Dari penjabaran sebelumnya maka dirumuskan beberapa rumusan permasalahan yang melatarbelakangi penelitian ini yaitu:
a. Waduk memiliki banyak pemanfaatan, namun dengan penurunan kualitas seperti proses eutrofikasi dengan berubahnya status trofik membuat beberapa pemanfaatan tidak sesuai lagi.
b. Status trofik perairan menurut metode Carlson (1977) diindikasikan dengan berubahnya kuantitas dari parameter-parameter seperti konsentrasi klorofil-a, transparansi, dan nutrien (Fosfor dan atau Nitrogen).
c. Nilai status trofik tiap parameter pada dasarnya akan menunjukan nilai yang relatif sama, namun pada kenyataanya dapat ditemukan penyimpangan yang tidak terlalu acak dan dapat didefinisikan untuk menunjukan kondisi fisik waduk.
6 d. Data penginderaan jauh Landsat-8 OLI secara spektral memiliki kemiripan dengan generasi sebelumnya Landsat-7 ETM+ yang memiliki kemampuan identifikasi parameter optis perairan seperti klorofil-a dan kecerahan air.
Rumusan tersebut melatarbelakangi pelaksanaan penelitian dengan judul
“Identifikasi Status Trofik Perairan Menggunakan Data Penginderaan Jauh Citra
Landsat-8 OLI (Operational Land Imager) Di Waduk Sutami (Karangkates), Jawa Timur”
1.3. Pertanyaan Penelitian
1. Bagaimana kemampuan citra Landsat-8 OLI untuk mengidentifikasi parameter status trofik perairan pada daerah kajian?
2. Bagaimana sebaran parameter indeks trofik (transparansi secchi disk, klorofil-a, dan total fosfor) pada daerah kajian
3. Bagaimana bentuk hubungan antar parameter indeks trofik Carlson pada daerah kajian?
4. Bagaimana sebaran kondisi trofik berdasarkan indeks trofik Carlson pada daerah kajian?
1.4. Tujuan Penelitian
1. Mengetahui kemampuan Landsat-8 OLI untuk identifikasi parameter status trofik berdasarkan persamaan regresi dengan koefisien determinansi (r2)
2. Memetakan dan menganalisis sebaran parameter indeks trofik (transparansi secchi disk, klorofil-a, dan total fosfor) pada daerah kajian
3. Menguji hubungan antar parameter indeks trofik Carlson pada daerah kajian
4. Memetakan dan menganalisis sebaran kondisi trofik berdasarkan indeks trofik Carlson pada daerah kajian
7 1.5. Sasaran Penelitian
1. Persamaan regresi dan koefisien determinansi (r2) identifikasi parameter status trofik dengan data Landsat-8
2. Peta parameter indeks trofik (transparansi secchi disk (SDT), klorofil-a, dan total fosfor (TP))
3. Persamaan regresi dan koefisien korelasi antar parameter indeks trofik Carlson
4. Peta sebaran kondisi trofik berdasarkan indeks trofik Carlson
1.6. Manfaat Penelitian
1. Memberikan informasi kualitas air waduk untuk mencegah efek pencemaran ke manusia.
2. Sebagai metode untuk mengidentifikasi dinamika kondisi perairan dengan waktu yang relatif cepat.
