1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Indonesia merupakan negara kepulauan yang memiliki wilayah perairan yang lebih luas daripada wilayah daratannya. Perairan Indonesia tidak hanya terdiri dari lautan saja, akan tetapi juga terdapat perairan permukaan. Wilayah perairan permukaan Indonesia diperkirakan mencapai 14 juta hektare, yang terdiri dari danau, waduk, dan rawa-rawa. Perairan permukaan ini dimanfaatkan sebagai sumber air bersih, perikanan, pertanian, dan pariwisata (Sulastri, 2006).
Banyaknya kegiatan disekitar danau seperti perindustrian dan pertanian yang tidak dikelola dengan baik, penggundulan hutan di sekitar daerah aliran sungai dan budidaya ikan yang berlebihan dapat menyebabkan munculnya permasalah seperti eutrifikasi, sedimentasi, dan penipisan oksigen (KLHK, 2011). Oleh karena itu, perlu dilakukan pemantauan kualitas air danau secara rutin untuk dapat dimanfaatkan secara berkelanjutan.
Saat ini, di Indonesia terdapat 15 danau yang memiliki keadaan yang paling mendesak atau sering disebut dengan 15 danau prioritas dan salah satunya adalah Danau Maninjau (KLHK, 2011). Danau Maninjau dimanfaatkan sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), pariwisata dan kegiatan budidaya ikan dalam Keramba Jaring Apung (KJA) yang telah dimulai pada tahun 1990 (Subehi, Ridwansyah dan Fukushima, 2020). Banyaknya kegiatan di sekitar danau menyebabkan terjadinya pencemaran yang disebabkan oleh limbah nutrien berupa nitrogen dan fosfor yang masuk ke danau berasal dari budidaya ikan (Henny dan Nomosatryo, 2016). Danau yang sehat mengandung jumlah oksigen dan nutrien yang wajar, hal ini memungkinkan alga untuk tumbuh dan dapat menjadi sumber makanan bagi organisme lain. Jumlah yang berlebihan akan menyebabkan eutrofikasi, dan kurangnya oksigen terlarut (De Maisonneuve dkk., 2019).
Kandungan oksigen terlarut yang rendah dapat menyebabkan kematian massal ikan. Kematian massal ikan pertama kali terjadi di Danua Maninjau pada tahun 1997 dengan dengan jumlah 950 ton ikan mati yang disebabkan oleh keterbatasan kemampuan perairan dalam menyediakan oksigen (LIPI, 2020).
2
Tahun 2018 juga terjadi kematian massal ikan dengan jumlah 160 ton ikan mati dan mencapai kerugian sekitar Rp3.75 miliar. Kematian massal ikan ini disebabkan oleh cuaca ekstrem yang menyebabkan sisa pakan ikan naik ke permukaan sehingga mengakibatkan oksigen berkurang (160 Ton Ikan Di Danau Maninjau Pusing Lalu Mati Penulis, 2018). Sisa pakan yang naik ke permukaan disebabkan oleh terjadinya upwelling. Upwelling terjadi karena suhu air permukaan lebih dingin dan berat jenis meningkat sehingga air permukaan akan turun mendesak air bagian dalam (Maulana dkk., 2015). Sering terjadinya kematian massal ikan akibat cuaca ekstrem yang mengakibatkan kualitas air menurun, diperlukan pemantauan kualitas air secara rutin agar dapat mengurangi kejadian kematian massal ikan.
Pemantauan kualitas air adalah pengumpulan dan evaluasi data tentang kualitas kimia, fisika dan biologi badan air dan penyebab yang mempengaruhi perubahan kualitas air (Abdullah, Mahdi dan Ibrahim, 2017). Pemantauan kualitas air dapat dilakukan menggunakan berbagai metode dan teknik. Metode konvensional yaitu melakukan analisis menggunakan sampel air dari lapangan.
Metode ini dapat menghasilkan data yang akurat akan tetapi membutuhkan waktu yang lama, tenaga yang banyak dan biaya yang mahal (Hajigholizadeh dkk., 2021). Untuk mengatasi permasalahan tersebut dapat menggunakan metode penginderaan jauh yang dapat melakukan pemantauan kualitas air dengan skala yang lebih besar dan cara yang lebih efektif dan efisien. Penginderaan jauh telah digunakan oleh negara maju untuk pemantauan kualitas air sejak tahun 1970-an (Gholizadeh, Melesse dan Reddi, 2016).
Pemantauan kualitas air menggunakan penginderaan jauh dapat dilakukan dengan menggunakan berbagai jenis sensor yang berbeda seperti Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), Medium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS), SPOT dan Landsat. Satelit landsat merupakan sensor yang memiliki resolusi temporal 16 hari dan resolusi spasial 30 meter (Kapalanga dkk., 2021). Pemanfaatan citra satelit Landsat 8 untuk pemodelan parameter kualitas air yang meliputi pH, Total Dissolved Solid (TDS), Electrical Conductivity (EC), Dissolved Oxygen (DO), Nitrate Nitrogen (NO3N), Phosphate
3
(PO4), Total Phosphorous (TP), Suhu, Total Suspended Solid (TSS) dan Kekeruhan (Abdullah, Mahdi dan Ibrahim, 2017).
I.2. Rumusan Masalah
Aktivitas yang berlebihan di danau dapat menyebabkan perubahan nilai parameter kualitas air. Danau yang memiliki kualitas air yang buruk dapat menyebabkan terjadinya eutrofikasi (peningkatan unsur hara) yang dapat meningkatkan pertumbuhan alga di perairan. Akibat dari pertumbuhan alga yang berlebihan dapat menyebabkan perairan menjadi gelap dan kekurangan sinar matahari. Kurangnya sinar matahari dapat menghambat proses fotosintesis yang mengakibatkan kadar oksigen terlarut menjadi berkurang berkurang. Kekurangan kadar oksigen terlarut dapat menyebabkan kematian massal ikan yang disebabkan oleh perubahan konsentrasi parameter kualitas air, sehingga diperlukan pemantauan kualitas air secara berkelanjutan. Namun, pemantauan kualitas air yang telah dilakukan memiliki jumlah sampel yang sedikit dan tidak dilakukan secara kontinu. Pemanfaatan teknologi penginderaan jauh dapat memudahkan pemantauan perubahan parameter kualitas air secara berkelanjutan. Citra landsat 8 merupakan salah satu citra resolusi moderat yang dapat dimanfaatkan untuk pemantauan parameter kualitas air. Berdasarkan uraian sebelumnya, maka dapat dimunculkan permasalahan sebagai berikut.
1. Berapa akurasi yang dihasilkan dari data pemantauan parameter kualitas air menggunakan citra satelit landsat 8 relatif terhadap data in-situ di Danau Maninjau?
2. Apakah terdapat perubahan parameter kualitas air sebelum, saat, dan setelah terjadi kematian massal ikan di Danau Maninjau menggunakan citra citra satelit landsat 8?
I.3. Tujuan Penelitian
Tujuan utama dari penelitian ini adalah mengetahui perubahan konsentrasi parameter kualitas air danau menggunakan citra satelit landsat 8. Tujuan penelitian tersebut dapat dispesifikasikan sebagai berikut.
4
1. Menganalisis akurasi hasil pemantauan parameter kualitas air menggunakan citra satelit landsat 8 relatif terhadap data in-situ di Danau Maninjau.
2. Mengidentifikasi perubahan parameter kualitas air sebelum, saat dan setelah terjadi kematian ikan di Danau Maninjau menggunakan citra satelit landsat 8.
I.4. Manfaat Penelitian
Manfaat yang ingin dicapai dalam penelitian ini meliputi dua aspek yaitu aspek teknis dan keilmuan. Ditinjau dari aspek teknis maka penelitian ini diharapkan mampu menjadi alternatif terkait pendekatan pada penentuan konsentrasi parameter kualitas air menggunakan Citra landsat 8. Sedangkan ditinjau dari aspek keilmuan penelitian ini diharapkan bisa menjadi gagasan dan pengetahuan baru untuk masyarakat terkait dengan penggunaan teknologi penginderaan jauh untuk memetakan kualitas air di permukaan. Dan diharapkan juga para civitas akademika mendapatkan manfaat dari penelitian ini ini yang dijadikan sebagai rujukan penelitian selanjutnya.
I.5. Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian atau batasan penelitian dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut.
1. Wilayah penelitian ini adalah Danau Maninjau yang berada di Kabupaten Agam, Provinsi Sumatera Barat.
2. Data yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan data citra satelit landsat 8.
3. Waktu kematian ikan yang digunakan yaitu pada tanggal 4 Februari 2018.
4. Akuisisi data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data pada 23 Agustus 2017, 13 Desember 2017, 30 Januari 2018, 19 Maret 2018, 7 Juli 2018 dan 29 Oktober 2018.
5. Data in-situ yang digunakan sebagai uji regresi adalah data pengukuran lapangan dari Dinas Lingkungan Hidup Kabupaten Agam pada 24 Oktober 2018.
6. Parameter kualitas air yang akan digunakan yaitu suhu, TSS, TDS, DO, BOD, COD dan PO4.
5
I.6. Tinjauan Pustaka
Menurut Kapalanga dkk (2021) air merupakan sumber daya yang paling penting bagi kehidupan manusia. Tanpa adanya kuantitas dan kualitas air yang memadai, pembangunan berkelanjutan tidak dapat terpenuhi. Selain itu menurut Japitana dan Burce (2019) air merupakan salah satu sumber daya yang paling penting yang dapat dipengaruhi oleh tingkat aktivitas manusia dan perubahan fungsi lahan. Penelitian Hafeez dkk (2019) menjelaskan bahwa faktor yang dapat mempengaruhi kualitas air yaitu limpasan air hujan, pengumpulan nutrisi yang disebabkan oleh dekomposisi tumbuhan dan hewan, aktivitas manusia seperti memancing, pengambilan air dan berenang.
Menurut penelitian El-Zeiny dan El-Kafrawy (2017) menjelaskan peningkatan aktivitas disekitar danau dapat menyebabkan meningkatnya nutrisi yang memungkinkan tanaman air tumbuh secara ekstensif dan kadar total padatan tersuspensi sangat tinggi dan untuk pemantauan kualitas air dapat memanfaatkan teknologi penginderaan jauh. Secara umum, parameter kualitas air dapat mengubah radiasi elektromagnetik yang dipantulkan dan dipancarkan dari permukaan air danau sehingga dapat dideteksi menggunakan penginderaan jauh.
Mushtaq dan Nee Lala (2016) mengemukakan bahwa penginderaan jauh merupakan sistem yang sangat berfungsi untuk membangun metode dalam pemantauan danau secara berkelanjutan dan memungkinkan menggunakan bermacam algoritma sederhana dan akurat untuk parameter kualitas air. Penelitian Abdullah, Mahdi dan Ibrahim, (2017) menggunakan citra satelit landsat 8 untuk melakukan pemantauan dan penilaian kualitas air di danau dan melakukan perbandingan dengan data lapangan yang telah diukur. Parameter kualitas air yang dilakukan pemantauan yaitu suhu, DO, BOD, pH, kekeruhan, TSS, TDS, NO3,
PO4, EC dan E. coli.
Tinggi dan rendahnya konsentrasi pH, COD, TSS, kekeruhan, dan parameter lainnya yang didapatkan menunjukkan bahwa adanya dampak antropogenik yang disebabkan oleh bahan arganik dan anorganik di perairan (Mushtaq dan Nee Lala (2016). Kualitas air yang buruk dapat mempengaruhi kehidupan makhluk hidup sehingga dapat menyebabkan kematian pada makhluk hidup. Kematian ikan yang terjadi di perairan disebabkan oleh kadar oksigen yang
6
rendah, pertumbuhan alga yang berlebihan, perubahan suhu yang mendadak dan polusi (Putri, Hartati dan Satria, 2016).
I.7. Hipotesis Penelitian
Berdasarkan tinjauan pustaka maka dapat diambil hipotesis penelitian sebagai berikut.
1. Citra satelit landsat 8 memiliki akurasi yang cukup baik untuk ekstraksi parameter kualitas air di Danau Maninjau.
2. Nilai parameter kualitas air yang didapatkan menggunakan citra satelit landsat 8 pada saat terjadi kematian ikan lebih tinggi dibandingkan sebelum dan sesudah terjadinya kematian massal ikan.
