III. METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini direncanakan berlangsung selama 1 tahun 6 bulan (April 2007 – September 2008) dengan lokasi penelitian Danau Sentani di Kabupaten Jayapura (Gambar 17) dan diagram alir rancangan penelitian (Gambar 18).
Babrongko Simporo Putali Ifale i Yahim Yabaso Jembatan II Asey Jembatan II
Lokasi pengambilan sampel di danau Lokasi pengambilan sampel di sungai
Gambar
17
. Lokasi Pengambilan sampel air di
D
anau Sentani
dan Sungai
3.2. Diagram Alir Rancangan Penelitian
Data parameter Fisika – Kimia merupakan input untuk menghitung beban pencemaran dan kapasitas asimilasi. Data R, K, L, S, C, dan P merupakan input untuk menghitung erosi. Data gulma merupakan input untuk menganalisis turunnya daya dukung lingkungan. Kapasitas asimilasi, erosi dan gulma termasuk dalam teknik hard system methodology (HSM). Hasil wawancara dengan pakar diinput pada tool ISM untuk mendapatkan elemen kunci kelembagaan pengelola Danau Sentani dan hal ini termasuk dalam teknik SSM ( soft system methodology).
Data Parameter Fisika-Kimia Beban Pencemaran Data R,K,L,S,C,P Kapasitas Asimilasi Model Dinamik Powersim USLE Data inlet Debit sungai
Erosi HSM SITUASIONALANALISIS SSM Subsistem Biofisik Analisis Kebijakan Strategi/ Rekomen dasi
Data Biologi Gulma
Wawancara Analisis 9 Elemen-sub elemen (Pakar) ISM Kelembagaan /Institusi pengelola Subsistem SosekBud Elemen- elemen kunci
Gambar 18. Diagram Alir Rancangan Penelitian
3.3. Alat dan Bahan
Pengambilan contoh air menggunakan perahu motor Tempel. Parameter yang diukur meliputi parameter fisika dan kimia (Tabel 3). Alat dan bahan yang digunakan adalah sebagai berikut :
Tabel 3. Parameter Fisika - Kimia No Parameter Satuan Alat Metode
Fisika :
1 Kedalaman m Batu duga/ Ehosonder
In situ 2 Suhu 0C Termometer Hg In situ
3 Kecerahan m Secchi disk Penetrasi cahaya, In situ 4 Kekeruhan NTU Turbidimeter Nephallometrik, In situ 5 TDS mg/L Penyaring milipore,
timbangan analitik
Gravimetrik, Laboratorium Kimia :
6 pH - pH meter Potensiometrik, In situ 7 DO mg/L Peralatan titrasi/DO
meter
Titrasi Winkler, Laboratorium /In situ 8 BOD5 mg/L Peralatan titrasi Titrasi, Laboratorium 9 COD mg/L Peralatan titrasi Titrasi, Laboratorium
10 Nitrat (NO3) mg/L Spektrofotometer Spektrofotometrik, Laboratorium 11 NH3 mg/L Spektrofotometer Spektrofotometrik, Laboratorium 12 PO4 mg/L Spektrofotometer Spektrofotometrik, Laboratorium 13 Logam berat (Pb,
Cd)
mg/L AAS Spektrofotometrik, Laboratorium
3.4. Tehnik Sampling Kualitas Air 3.4.1. Penentuan stasiun pengamatan
Di muara sungai dan danau, dilakukan pengambilan sampel pada masing – masing sungai dan dilakukan 3 kali ulangan.
Di lokasi danau, penelitian diawali dengan penentuan lokasi pengambilan sampel yang dilakukan dengan pertimbangan dapat mewakili aktivitas di daratan, dan aktivitas di perairan. Pengambilan sampel air dilakukan dengan menggunakan botol sampel di empat wilayah Danau Sentani yaitu Asey Kecil, Asey Besar, Yabaso, Babrongko, Yahim dan Ifale (Gambar 19) dengan tehnik sampel campuran (composite sample). Lokasi sampling dipilih/ditentukan secara sengaja (purposive sampling). Penentuan empat lokasi sampling ini didasarkan pada 1) tujuan pengambilan sampel, 2) jenis sumber air yang akan disampel, 3) pola aliran air yang akan disampel dan 4) pola aliran air badan air yang akan disampel, khusus air permukaan (Hardjojo dan Djokosetiyanto 2005). Di sungai dilakukan pengambilan sampel untuk lokasi : Sungai Jembatan II, Flafouw, Warno dan Belo.
3.4.2 Pengambilan Sampel Air
Contoh air diambil secara komposit dengan menggunakan alat pengambil sampel. Selanjutnya contoh air dimasukkan dalam botol dan diberi label nama. Kemudian sampel air dimasukkan ke dalam cool box untuk dibawa ke laboratorium
guna keperluan analisis. Waktu pengambilan contoh air bersamaan dengan waktu pengambilan beberapa parameter pendukung seperti suhu, pH, kekeruhan, dan kecerahan secara in situ. Contoh sampel ini kemudian diawetkan dengan H2SO4 Pekat sebelum dilakukan analisis di laboratotium. Masing – masing lokasi sampling atau stasiun pengamatan akan dilakukan tiga kali ulangan atau tiga titik sampling sehingga totalnya adalah 18 titik sampling (titik pengamatan) (Tabel 4).
Posisi (lintang – bujur) Lokasi sampling atau masing – masing stasiun pengamatan ditentukan dengan menggunakan GPS (Global Posisioning System) (Hutagalung et al. 1997). Pengumpulan data kualitas air dilakukan selama enam bulan. Analisis dan pengukuran parameter sampel air dilakukan di Laboratorium Kimia UNCEN.
Tabel 4. Hasil Pengukuran Parameter Kualitas Air No Stasiun Pengamatan Bln 1 Bln 2 Bln 3 Bln 4 Bln 5 Bln 6 Rata -rata 1 Asey Kecil 2 Asey Besar 3 Yabaso 4 Babrongko 5 Yahim 6 Ifale 3.5. Rancangan Penelitian
3.5.1. Menganalisis daya dukung Danau Sentani.
3.5.1.1. Pengukuran Beban Pencemaran dan Kapasitas Asimilasi
• Tujuan penelitian : Menganalisis daya dukung Danau Sentani
• Metode Pengumpulan Data : In Situ dan Laboratorium
• Variabel Yang Diamatai : Beban Pencemaran dengan paramater yang diukur adalah debit sungai (Q) dan konsentrasi limbah (C)
• Metode Analisa Data :
Analisis beban pencemaran dilakukan dengan perhitungan langsung di muara – muara sungai yang menuju Danau Sentani. Cara perhitungan beban pencemaran didasarkan pada pengukuran debit sungai dan konsentrasi limbah di muara sungai – sungai yang menuju di Danau Sentani berdasarkan model berikut :
BP = QC...(1a) (Chapra 1983) BP = ? Qi x Ci x 3600 x 24 x 30 x 1 x 10 -6 ...(1b) BP = Beban pencemaran yang berasal dari sungai (ton/bulan)
Qi = Debit sungai ke-i (m 3
/detik)
Ci = Konsentrasi limbah parameter ke-i (mg/l)
Nilai kapasitas asimilasi didapatkan dengan cara membuat grafik hubungan antara konsentrasi masing – masing parameter limbah di perairan danau dengan total beban pencemaran parameter tersebut di muara sungai. Titik perpotongan dengan nilai baku mutu yang berlaku untuk setiap parameter disebut sebagai nilai kapsitas asimilasi.
Dengan demikian dapat dikatakan bahwa pencemaran di muara sungai secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut :
y = f(x) ...(2) Secara matematis persamaan regresi linier dapat dituliskan :
y = a + bx ...(3) Dimana :
x = nilai parameter di sungai
y = nilai parameter di perairan danau a = nilai tengah/rataan umum
b = koefisien regresi untuk parameter di sungai
Peubah x merupakan jumlah nilai dari seluruh muara yang diamati untuk parameter tertentu dan y merupakan nilai parameter di perairan danau.
3.5.1.2. Memprediksi Erosi
• Tujuan penelitian : Menganalisis tingkat erosi di kawasan sekitar Danau Sentani.
• Metode Pengumpulan Data : pengukuran langsung terhadap parameter erosi dan menggunakan data dokumentasi.
• Variabel Yang Diamatai : Tingkat erosi (A)
• Metode Analisa Data :
Model untuk memprediksi erosi dari bidang tanah menggunakan USLE (the Universal Soil Loss Equation).
Persamaan USLE adalah sebagai berikut :
A = RKLSCP ...(4) Dimana :
A = banyaknya tanah tererosi dalam ton/hektar/tahun
R = faktor curah hujan dan aliran permukaan/erosivitas hujan K = faktor erodibilitas tanah
S = faktor kecuraman lereng
C = faktor vegetasi penutup tanah dan pengolahan tanaman P = faktor teknik konservasi yang dipakai
Memilih Model Kelembagaan dan Strategi Program Pengelolaan Danau Sentani
• Tujuan penelitian : Mengembangkan model kelembagaan pengelolaan danau.
• Metode Pengumpulan Data : Kuesioner yang diisi berdasarkan pendapat pakar.
• Variabel Yang Diamatai : model alternatif pengelolaan Danau Sentani
• Metode Analisa Data : Analisis sistem yaitu analisis kelembagaan menggunakan ISM. Dalam hal ini akan ditentukan :
a) Elemen kunci pada diagram hirarki
b) Elemen – elemen mana yang termasuk ke dalam variabel AUTONOMOUS (sektor 1), DEPENDENT (sektor 2), LINKAGE (sektor 3) atau INDEPENDENT (sektor 4).
3.5.3. Pengembangan Model Dinamik
A. Diagram sebab akibat (causal loop diagram) model dinamik pengelolaan danau terpadu
Variabel yang berpengaruh terhadap sosial ekonomi seperti kemiskinan, kesejahteraan, pendidikan, dan prilaku masyarakat. Meningkatnya angka kemiskinan mendorong masyarakat meningkatkan penebangan hutan secara liar, selain itu rendahnya pendidikan dan prilaku masyarakat akan meningkatkan perambahan hutan secara liar. Meningkatkatnya perambahan hutan akan meningkatkan erosi yang pada akhirnya meningkatkan pendangkalan danau. Meningkatnya usaha (karamba jaring apung, peternakan, hotel, restoran) akan meningkatkan pendapatan, sebaliknya meningkatnya usaha akan memperkecil daya dukung lingkungan danau.
Sedimen meliputi tanah dan pasir yang masuk ke badan air akibat erosi. Variabel yang berpengaruh terhadap Pendangkalan danau seperti erosi, curah hujan, dan debit aliran, aliran permukaan, vegetasi penutup tanah, jumlah tanaman yang ditebang, laju reboisasi, luas lahan, luas konversi lahan, dan luas lahan pertanian. Meningkatnya curah hujan dan penebangan hutan secara liar akan mengakibatkan banjir dan erosi. Meningkatnya erosi akan meningkatkan
transport sedimen di sungai akhirnya sedimen akan terakumulasi di danau dan menyebabkan pendangkalan di danau. Keberadaan sedimen dalam badan air mengakibatkan menurunnya daya dukung lingkungan danau (terjadinya peningkatan kekeruhan perairan, yang selanjutnya menghambat penetrasi cahaya dan transfer oksigen dari atmosfer ke perairan). Selain itu, meningkatnya kekeruhan akan menghambat daya lihat organisme akuatik dan terganggunya kerja organ pernafasan pada organisme akuatik. Sedimen juga menyebabkan hilangnya tempat memijah yang sesuai bagi ikan seperti digambarkan secara lengkap pada diagram sebab akibat (causal loop diagram) (Gambar 19). Pemukiman adalah Intansi Uncen, SMU, Perumnas dan BTN. PAD adalah Pendapatan asli daerah.
Gambar 19. Diagram sebab akibat (causal loop diagram) model pengelolaan danau terpadu
B. Uji Validasi dan Sensitivitas Model
Tahap – tahap uji validasi yang dilakukan adalah :
1). Uji Validitas Struktur 2). Uji Validasi kinerja
• Statistik AME (Absolute Mean Eror) dan AVE (Absolute Variation Eror). Nilai batas penyimpangan yang dapat diterima adalah 5 – 10%.
• Uji Kalman Filter (KF), dengan tingkat fitting (kecocokan) yang dapat diterima 47,5-52,5%.
• Uji Durbin Watson (DW), yaitu tajam sekali DW>2 dan kurang tajam DW<2.
3). Uji Sensitivitas
1) Intervensi fungsional, yakni dengan memberikan fungsi – fungsi khusus terhadap model.
2) Intervensi struktural, yakni dengan mempengaruhi hubungan antar unsur atau struktur model, dengan cara mengubah struktur modelnya.
C. Analisis Kebijakan
Ada dua tahap analisis kebijakan yaitu :
• Pengembangan kebijakan alternatif
• Analisis kebijakan alternatif.
3.6. Daftar Istilah
Beberapa istilah yang akan digunakan pada penelitian ini diantaranya : 1) Pengelolaan kualitas air adalah upaya pemeliharaan air sehingga tercapai
kualitas air yang diinginkan sesuai peruntukannya agar kualitas air tetap dalam kondisi alamiahnya.
2) Pengendalian pencemaran air adalah upaya pencegahan dan penangulangan pencemaran air serta pemulihan kualitas air untuk menjamin kualitas air agar sesuai dengan baku mutu air.
3) Mutu air adalah kondisi kualitas air yang diukur dan atau diuji berdasarkan parameter-parameter tertentu dan metoda tertentu berdasarkan peraturan perundang-undangan yang berlaku.
4) Status mutu air adalah tingkat kondisi mutu air yang menunjukkan kondisi cemar atau kondisi baik pada suatu sumber air dalam waktu tertentu dengan membandingkan dengan baku mutu air yang ditetapkan.
5) Kelas air adalah peringkat kualitas air yang dinilai masih layak untuk dimanfaatkan bagi peruntukan tertentu.
6) Rencana pendayagunaan air adalah rencana yang memuat potensi pemanfatan atau penggunaan air, pencadangan air berdasarkan ketersediaannya, baik kualitas maupun kuantitasnya, dan atau fungsi ekologis.
7) Pencemaran air adalah masuk atau dimasukkannya makhluk hidup, zat,
energi dan atau komponen lain kedalam air dan atau berubahnya tatanan air oleh kegiatan manusia atau proses alam sehingga kualitas air turun sampai ketingkat tertentu yang menyebabkan air kurang atau tidak dapat lagi berfungsi sesuai dengan peruntukkannya. Pencemaran perairan adalah suatu perubahan fisika, kimia dan biologi yang tidak dikehendaki pada ekosistem perairan yang akan menimbulkan kerugian pada sumber kehidupan, kondisi kehidupan dan proses industri.
8) Daya dukung adalah kemampuan lahan untuk mendukung kehidupan. 9) Kapasitas asimilasi adalah kemampuan air atau sumber air dalam
menerima pencemaran limbah tanpa menyebabkan terjadinya penurunan kualitas air yang ditetapkan sesuai peruntukkannya.
10) Daya tampung beban pencemaran adalah kemampuan air pada suatu sumber air, untuk menerima masukan beban pencemaran tanpa mengakibatkan air tersebut menjadi cemar.
11) Beban pencemaran adalah jumlah konsentrasi limbah yang masuk kesuatu perairan berdasarkan banyaknya limbah per satuan waktu (ton/bulan) atau beban pencemaran adalah jumlah suatu unsur pencemar yang terkandung didalam air atau air limbah.
12) Self purification adalah daya pulih perairan danau secara alami.
13) Sistem adalah suatu gugus yang terdiri dari elemen yang saling berhubungan dan terorganisir untuk mencapai suatu tujuan.
14) Sistem dinamik adalah suatu pendekatan yang meneyeluruh dan terpadu, yang mampu menyederhanakan masalah yang rumit tanpa kehilangan esensi atau unsur utama dari obyek yang menjadi perhatian.
15) Analisis sistem adalah suatu pernyataan tentang proses bekerjanya suatu sistem untuk memenuhi kebutuhan yang telah ditentukan berdasarkan output yang spesifik dan kinerja sistem dalam mencapai tujuan.
16) Model adalah suatu abstraksi yang menggambarkan sistem pengelolaan Danau Sentani yang sesungguhnya.
17) Pemodelan diartikan sebagai suatu gugus pembuatan model yang akan menggambarkan sistem yang dikaji.
18) Pengembangan kebijakan alternatif adalah suatu proses berfikir kreatif menciptakan ide – ide baru untuk mempengaruhi sitem agar mencapai tujuan yang diinginkan, baik dengan cara mengubah parameter maupun struktur modelnya.
19) Analisis kebijakan alternatif adalah suatu proses yang dilakukan untuk memilih satu kebijakan terbaik dari beberapa alternatif kebijakan yang ada, dengan mempertimbangkan perubahan sistem lama ke sistem baru, serta perubahan lingkungan ke depan.