BERDASARKAN
ANTHROPOGENIC CAUSES
DAN
NATURAL CAUSES
DI KABUPATEN TAPANULI TENGAH
DISERTASI
Oleh
RAHMATSYAH 108108004/FIS
PROGRAM PASCA SARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
BERDASARKAN
ANTHROPOGENIC CAUSES
DAN
NATURAL CAUSES
DI KABUPATEN TAPANULI TENGAH
DISERTASI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor Dalam Program Studi Doktor Ilmu Fisika Pada Program Pascasarjana
Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
Oleh
RAHMATSYAH 108108004/FIS
PROGRAM PASCA SARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERNYATAAN ORISINALITAS
KAJIAN PERTUMBUHAN TERUMBU KARANG JENIS PORITES BERDASARKAN ANTHROPOGENIC CAUSES DAN NATURAL CAUSES
DIKABUPATEN TAPANULI TENGAH
DISERTASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya disertasi ini
adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya
telah dijelaskan sumbernya dengan benar
Medan, November 2015
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : Rahmatsyah NIM : 108108004
Program Studi : Doktor Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Disertasi
Demi pengembangan ilmu pengetahuan,menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Ekslusif ( Non- Exclusive Royalty Free Right) Atas Disertasi saya yang berjudul :
KAJIAN PERTUMBUHAN TERUMBU KARANG JENIS PORITES BERDASARKAN ANTHROPOGENIC C AUSES DAN NATURAL CAUSES
DI KABUPATEN TAPANULI TENGAH
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan) dengan Hak Bebas Royalti Non-Ekslusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat ,mengelola, dalam bentuk data base, merawat dan mempublikasikan disertasi saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini diperbuat dengan sebenarnya
Medan, November 2015
Telah diuji pada
Tanggal : 02 November 2015
PANITIA PENGUJI DISERTASI
Ketua : Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc
Anggota : 1. Dr. Mester Sitepu, MSc, M.Phill
2. Prof. Drs. Motlan, M.Sc, PhD
3. Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
4. Dr. Kerista Sebayang, MS
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama : Rahmatsyah
Tempat/Tanggal Lahir : Medan / 02 Februari 1966
Agama : Islam
Jenis Kelamin : Laki – Laki
Alamat Rumah : Komp Taman Surya Indah Blok A No 9 Lau Dendang
Contact : Email rahmatunimed@gmail.com
Mobile 081264148787
Alamat Kantor : FMIPA Universitas Negeri Medan
Jl.Willeam Iskandar Pasar V Medan Estate , 20221 061-6625970, 061-6613365, Fax. 061-6614002
DATA PENDIDIKAN
SD : Muhammadiyah No 13 Kp Durian Medan Tamat : 1979
SMP : Yosua Medan Tamat : 1982
SMA : Yosua Medan Tamat : 1985
Strata-1 : Universitas Sumatera Utara Tamat : 1992
Strata-2 : Universitas Gadjah Mada Tamat : 2002
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur senantiasa dipanjatkan kehadirat Allah Subhana Wata’ala, karena dengan limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga dapat menyelesaikan penelitian Disertasi S3 dengan judul “ Kajian Pertumbuhan Terumbu Karang Jenis Porites Berdasarkan Anthropogenic Causes dan Natural Causes di Kabupaten Tapanuli Tengah ” . Ucapan terima kasih yang setulusnya dan penghargaan yang setingginya disampaikan kepada :
1. Prof. Dr. Subhilhar, Ph.D selaku Rektor Universitas Sumatera Utara atas kesempatan dan fisilitas yang diberikan untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Doktor Ilmu Fisika.
2. Prof. Dr. Syawal Gultom, M.Pd selaku Rektor Universitas Negeri Medan yang telah memberikan kesempatan dan ijin belajar kepada saya untuk mengikuti program pendidikan Doktor Ilmu Fisika pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3. Dr, Sutarman, MSc selaku Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan kesempatan untuk mengikuti studi di Program Doktor.
4. Dr. Nasruddin MN, M,Eng.Sc selaku Ketua program S3 Fisika. Dr. Kerista Sebayang, MS. Komisi Dewan Penguji Ujian Promosi Doktor. Dr. Anwar Dharma sembiring, M.S selaku sekretaris Program Studi S3 atas fasilitas dalam menyelesaikan pendidikan Program Doktor Ilmu Fisika.
5. Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc selaku Promotor, dengan kesabarannya memberikan bimbingan, arahan, motivasi, saran serta ketelitiannya dalam menuangkan suatu tulisan ilmiah yang sistematis dan logis.
6. Dr. Mester Sitepu, MSc, M.Phill, selaku Co-Promotor I yang telah meluangkan waktu memberikan bimbingan, arahan, motivasi, dan dorongan semangat untuk segera menyelesaikan disertasi ini.
7. Prof. Drs. Motlan, M.Sc, PhD, selaku Co-Promotor II yang telah memberikan masukan bimbingan dan arahannya serta semangat atas terselesaikannya disertasi ini.
8. Kepala Dinas Perikanan dan Kelautan Tapanuli Tengah dalam pemberian izin penelitian, memfasilitas penggunaan kapal serta peralatan selam.
10.Kepada Rekan-rekan BATAN Jakarta khususnya Dr. Ali Arman lubis, MSc sebagai sahabat telah memotivasi dan memberikan kemudahan-kemudahan dalam fasilitas peralatan bor terumbu karang, alat pemotong batuan serta ikut survey pengeboran kelokasi penelitian.
11.Rekan-rekan rumah sakit Adam Malik Medan atas bantuannya dalam Rontgen sinar-X dan BMKG Sampali Medan, BMKG Pinang Sori atas informasi klimatologi Tapanuli Tengah diucapkan terimakasih.
12.Kepala laboratorium Petrografi UGM, TEM UGM, UV-Vis Universitas Indonesia diucapkan terimakasih.
13.Kepada semua Dosen Program Doktor Ilmu Fisika USU, rekan-rekan mahasiswa S3 angkatan 2010 dan Dosen KDBK Fisika Bumi Unimed atas dukungan dan motivasinya.
14.Kepada istriku tercinta Dr. Rita Juliani, M.Si dan anakku tersayang Riri Syavira, Rayhan Fadhlur Rahman, Rasyad Tanzilurrahman, atas doa pengorbanan dan dukungannya hingga terselesaikannya disertasi ini.
15.Semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat disebutkan satu - persatu sampai terselesainya disertasi ini, semoga Allah SWT membalas budi baik melebihi ketulusan dan keiklasan yang telah diberikan.
Terima kasih atas segala pengorbanan baik moril maupun materil, Semoga amal yang telah diberikan mendapat berkah dari Allah SWT dan berharap disertasi ini dapat memberi manfaat dan menambah wawasan dan pengetahuan.
Wassalam
Medan, November 2015 Hormat saya,
KAJIAN PERTUMBUHAN TERUMBU KARANG JENIS PORITES BERDASARKAN ANTHROPOGENIC CAUSES DAN NATURAL CAUSES
DI KABUPATEN TAPANULI TENGAH
ABSTRAK
Penelitian pertumbuhan terumbu karang jenis porites di pulau Ungge kabupaten Tapanuli Tengah telah dilakukan berdasarkan rekaman lingkaran tahunan 1997-2012, dengan tujuan untuk mengetahui kandungan logam berat, struktur dan morfologi terumbu karang, pengaruh aktivitas manusia (Anthropogenic Causes) dan aktivitas alam (Natural Causes). Metode yang digunakan berupa pengujian dissolved oxygen (DO), Biochemical oxygen demand (BOD), kandungan logam berat pada air sungai dan air laut di lima stasiun dengan Titrimetri dan Inductively coupled plasma (ICP). Struktur dan morfologi terumbu karang dengan Rongent sinar-x, Thin slice, Atomic absorption spectrometer (AAS), difraksi (XRD), scanning electron mikroscope (SEM), dispersive X-Ray (EDX), Transmission electron microscopy (TEM), Thin slice, spektofotometer UV-Vis. Hasil analisa air sungai dan air laut diatas baku mutu sehingga telah tercemar logam berat Cu dan Fe. Hasil analisis mineralogi pada terumbu karang jenis porites menunjukkan CaCo3 aragonit 99,67 %, sistem kristal orthorhombik, didominasi O, C, Ca, terdapat logam berat Cu, Fe. Pertumbuhan terumbu karang pada musim kemarau menunjukkan low density (LD) ditemukan mikrit 2% dan kalsit 8% dengan porositas 55% - 60%, tipe cavity, nilai absorbansi sebesar 0,441. Sebaliknya pertumbuhan pada musim hujan high density (HD) mikrit 8% dan kalsit 12% dengan porositas ± 35-43% , nilai absorbansi sebesar 0,549. Faktor aktivitas antropogenic causes tahun 2012 jumlah kenaikan penduduk tertinggi sebesar 7,7 % dari tahun sebelumnya, terjadi degradasi penurunan pertumbuhan terumbu karang sebesar 62,5 %. Tahun 2007 peningkatan jumlah industri tertinggi mencapai 81,5% menunjukkan pertumbuhan terumbu karang sebesar 7,5 mm dibawah pertumbuhan rata-rata 9,1 mm. Faktor aktivitas natural causes tahun 1998 saat iklim ekstrim menunjukkan suhu udara naik 0,5 0C dan suhu air laut gempa bumi dengan frekuensi perulangan 33 dalam setahun magnitude tertinggi 6,8 skala Richer, teramati terjadi penurunan pertumbuhan terumbu karang 6,5 mm turun 23,1 % dari tahun sebelumnya. Hal ini menunjukkan telah terjadi degradasi pertumbuhan terumbu karang jenis porites di kabupaten Tapanuli Tengah disebabkan faktor anthropogenic causes dan natural causes .
RESEACH OF THE PORITES CORAL REEF GROWTH BASED ON NATURAL CAUSES AND ANTHROPOGENIC CAUSES IN CENTRAL
TAPANULI SUB REGION
ABSTRACT
A research about the growth of coral reef, Porites type in Ungge Island, North Tapanuli regency based on the record of annual ring. The research purpose is to investigate the composition of hard metal, structure and morphology of coral reef, anthropogenic causes, and natural causes.The research method used the testing of dissolved oxygen (DO) and biochemical oxygen demand (BOD) to know composition of hard metals on the river and sea water at 5 stations by titrimetri and inductively coupled plasma (ICP). Structure and morphology of coral reef is observed by using X-Ray Rontgen, Thin Slice, atomic absorption spectrometer (AAS), X-Diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), X-Ray dispersion (EDX), transmission electron microscopy (TEM), and UV-Vis. Analysis result of DO and BOD testing more than national standard showed that river and sea water had been contaminated by hard metals Cu and Fe. Analysis result of mineralogy on the coral reef pirotes type showed that there are hard metal Cu and Fe founded in CaCo3 aragonit 99,67% which its orthorhombic crystal system
is dominated by O, C, and Ca element. The growth of coral reef at dry season showed low density, its micrit is 2% and calsit is 8% with its porosity 55% - 60% belong to cavity type, and absorbance value 0.411. Meanwhile, the growth at rainy season at high density, its micrit is 8% and calsit is 12% with its porosity 35% - 43% and absrobance value 0.549. Factor of antropogenic causes in 2012 with the highest population increase about 7.7% from the previous year caused degradation in growth of coral reef about 62.5%. in 2007, development of the number of industrial business about 81.5 % caused the growth of coral reef being 7.5 mm, it is below of average growth of 9.1 mm. Factor of natural causes, in 1988 when extreame climate occured in which air temperature rose 0.5 and temperature of sea water was 29.89 , it rose 0.9 from previous year, the growth of coral reef decreased 1 mm, about 10.5% from previous year. In 2010 with the highest rainfall intensity reached 455.4 mm, increase 19.3%, the growth of coral reef was 8.5 mm, it is below of standard value 9.1 mm. Years 1997, 1998, 2001, earthquake occured with magnitude < 3 SR caused the growth of coral reef was above average value 9.1 mm. In 2005, an earthquake with repetition frequency of 33 times/year and highest magnitude 6.8 SR caused decline in growth of coral reef 6.5 mm, decreased 23.1% from previous year. Concludedthat degradation of coral reef porites type central Tapanuli caused by anthropogenic causes, natural causes.
DAFTAR ISI PENETAPAN PANITIA PENGUJI iv
DAFTAR TABEL
Nomor Tabel
Judul Halaman
2.1 Laju pertumbuhan spesies terumbu karang massif 16
2.2 Kategori gempa bumi 19
3.1 Alat yang digunakan dalam penelitian 26
3.2 Bahan yang dibutuhkan dalam penelitian 27
4.1 Tabel analisis mutu air sungai 42
4.2 Stasiun parameter air laut 45
4.3 Parameter kimia air laut 45
4.4 Hasil kandungan logam berat pada air laut 48
4.5 Hasil kandungan logam berat pada air laut 52
4.6 Persentasi pernyataan koresponden 78
DAFTAR GAMBAR
Nomor Gambar
Judul Halaman
3.1 Pengeboran terumbu karang jenis porites 28
3.2 Foto terumbu karang di Rontgen 30
3.3 Transmission Electron Microscopy ( TEM ) JEOL 1400 31
3.4 Scanning Electron Microscopy ( SEM ) EVO MA10 32
3.5 X- Ray Diffraction 33
3.6 Spektrofotometer UV- Vis 34
3.7 Ball Mill PM 200 35
3.8 Inductively Coupled Plasma 36
3.9 Atomic Absorpstion Spektrometer ( AAS ) 36
3.10 Alat pengukur lama penyinaran matahari 37
3.11 Alat pengukur curah hujan 38
3.12 Alat pengukur suhu udara 38
3.13 Mesin pemotong terumbu karang 39
4.1 Pengridan lokasi penelitian di kabupaten Tapanuli Tengah
41
4.2 Baku mutu air sungai 43
4.3 Parameter Air sungai pada stasiun II 43
4.4 Kontur parameter besi pada stasiun I 44
4.5 Kontur DO air laut 46
4.11 Hasil XRD sedimentasi dasar dikawasan industri 51
4.12 Hasil film negatif terumbu karang 54
Nomor Gambar
Judul Halaman
4.14 Nikol sejar dan nikol silang kondisi low density 56
4.15 Nikol sejar dan nikol silang kondisi high density 57
4.16 Nikol sejar dan nikol silang saat gempa bumi 58
4.17 Terumbu karang pada kondisi musim kemarau 59
4.18 Terumbu karang pada kondisi musim hujan 59
4.19 Terumbu karang pada kondisi gempa bumi 60
4.20 Penggridan EDX terumbu karang 60
4.21 Hasil EDX terumbu karang 61
4.22 Diagram batang hasil EDX terumbu karang 61
4.23 Hasil XRD low density terumbu karang tahun 1998 62
4.24 Hasil XRD low density terumbu karang tahun 1998 62
4.25 Hasil XRD low density terumbu karang tahun 1999 63
4.26 Hasil XRD high density terumbu karang tahun 1999 63
4.27 Hasil XRD low density terumbu karang tahun 2000 64
4.28 Hasil XRD high density terumbu karang tahun 2000 64
4.29 Hasil XRD low density terumbu karang tahun 2001 65
4.30 Hasil XRD high density terumbu karang tahun 2001 65
4.31 Hasil XRD low density terumbu karang tahun 2002 66
4.32 Hasil XRD high density terumbu karang tahun 2002 66
4.33 Hasil XRD low density terumbu karang tahun 2003 67
4.34 Hasil XRD low density terumbu karang tahun 2003 67
4.35 Hasil XRD low density terumbu karang tahun 2004 68
4.36 Hasil XRD high density terumbu karang tahun 2004 68
4.37 Hasil XRD low density terumbu karang tahun 2005 69
4.38 Hasil XRD high density terumbu karang tahun 2005 69
4.39 Hasil XRD low density terumbu karang tahun 2006 70
4.40 Hasil XRD high density terumbu karang tahun 2006 70
Nomor Gambar
Judul Halaman
4.42 Hasil XRD high density terumbu karang tahun 2007 71
4.43 Hasil XRD low density terumbu karang tahun 2008 72
4.44 Hasil XRD high density terumbu karang tahun 2008 72
4.45 Hasil XRD low density terumbu karang tahun 2009 73
4.46 Hasil XRD high density terumbu karang tahun 2009 73
4.47 Hasil XRD low density terumbu karang tahun 2010 74
4.48 Hasil XRD high density terumbu karang tahun 2010 74
4.49 Hasil XRD high density terumbu karang tahun 2011 75
4.50.a Bright field musim kemarau 76
4.53 Persentasi pernyataan korenponden 78
4.54 Pertumbuhan penduduk 79
4.55 Jumlah penduduk terhadap terumbu karang 79
4.56 Laju pertumbuhan Industri dan terumbu karang 80
4.57 Pengaruh anthropogenic causes pada terumbu karang 81
4.58 Data USGS Gempa bumi kabupaten Tapanuli Tengah 82
4.59 Pola kekuatan gempa bumi kabupaten Tapanuli Tengah 83
4.60 Frekuensi perulangan gempa bumi 83
4.61 Trend gempa bumi terhadap pertumbuhan terumbu karang
84
4.62 Pola temperatur udara bulanan 1997-2012 86
4.63 Pola suhu air laut tahun 1997-2012 87
4.64 Pola suhu air laut pada saat iklim ekstrim 87
Nomor Gambar
Judul Halaman
4.66 Pola curah hujan bulanan 1997 - 2012 89
4.67 Pola curah hujan tahunan 1997 - 2012 89
4.68 Pola curah hujan dan pertumbuhan terumbu karang 90
4.69 Kontur curah hujan dan pertumbuhan terumbu karang 90
4.70 Pola lama penyinaran matahari bulanan 1997 - 2012 91
4.71 Pola penyinaran matahari tahunan 1997 - 2012 91
4.72 Pola penyinaran matahari dan pertumbuhan terumbu karang
92
4.73 Kontur penyinaran matahari dan pertumbuhan terumbu karang
92
4.74 Pola natural causes pada terumbu karang 94
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Lampiran
Judul Halaman
A Hasil Uji Laboratorium Air Sungai 106
B Hasil Uji Atomic Absorption Spektrometer 116
C Hasil Uji Spektrofotometer UV-Vis 117
D Hasil Uji X-Ray Difraction (X-RD) 120
E Hasil Uji Energi Dispersive X-Ray ( EDX) 123
F Data Klimatologi Bulanan 124
G Data Jumlah Penduduk 1997-2012 127
H Data Jumlah Industri 1997-2012 128
