BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Umum
Penelitian ini dilakukan untuk menganalisis kualitas air Daerah Aliran Sungai (DAS) Batang Arau ditinjau dari parameter amonia, nitrat, dan nitrit. Keberadaan senyawa Nitrogen tersebut dalam air sangat erat kaitannya dengan peranan Sungai Batang Arau sebagai badan air penerima air buangan domestik, pertanian, dan industri yang beragam di sepanjang alirannya. Selain itu akan dibahas analisis spasial kandungan nitrogen di DAS Batang Arau dan ditinjau pula pengaruh oksigen terlarut (dissolved oxygen), derajat keasaman (pH), dan suhu terhadap konsentrasi logam tersebut dalam air.
3.2 Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada sampel air di Sungai Batang Arau, Kota Padang. Analisis percobaan dan analisis sampel dilakukan di Laboratorium Air dan Laboratorium Penelitian Tugas Akhir Teknik Lingkungan Universitas Andalas Padang. Lokasi Sungai Batang Arau dapat dilihat pada Gambar 3.1.
3.3 Waktu Penelitian
Penelitian dimulai dari bulan Desember 2013 sampai Mei 2014. Survey lapangan dilakukan pada bulan Desember 2013. Pengambilan sampel dilakukan pada musim selama tiga bulan yakni pada bulan Februari sampai April tahun 2014.
3.4 Tahapan Umum Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode survei melalui pendekatan spasial dengan melakukan pengukuran langsung parameter fisika-kimia di perairan. Pendekatan spasial dimaksudkan untuk mempresentasikan dan memodelkan aspek-aspek wilayah dari suatu fenomena. Diagram alir dari pengerjaan tugas akhir ini dapat dilihat pada Gambar 3.2. Secara umum metode penelitian yang dilakukan berupa pengumpulan data dari kepustakaan, laboratorium, dan penelitian lapangan.
3.4.1 Studi Literatur
Studi literatur merupakan hal penting yang harus dilakukan sebelum melakukan penelitian. Pengumpulan data dalam penelitian ini meliputi data sekunder dan data primer. Data sekunder ialah data yang diperoleh dari instansi-instansi terkait, sedangkan data primer merupakan data yang diperoleh dari pengukuran langsung di lapangan dan analisis laboratorium.
3.4.2 Pengumpulan Data Sekunder
Data sekunder yang dibutuhkan dalam penelitian ini meliputi: 1. Data kualitas air sungai (Stream Standard);
2. Baku mutu limbah cair;
3. Data jumlah penduduk, aktivitas penduduk dan limbah yang dihasilkan di sepanjang sungai;
4. Luas Sungai Batang Arau; 5. Curah hujan harian;
6. Debit sungai harian Batang Arau;
Gambar 3.2 Diagram Alir Tahapan Penelitian
Data-data sekunder dalam penelitian ini diperoleh dari instansi-instansi terkait sebagai berikut:
1. Badan Pengendalian Dampak Lingkungan Daerah (Bapedalda) Kota Padang, berupa data jenis, jumlah industri dan debit limbah yang dihasilkan yang dibuang ke Batang Arau. Selain itu juga data debit harian Batang Arau beserta kondisi klimatologi di sepanjang aliran sungai meliputi temperatur udara, kelembaban udara, dan curah hujan.
Studi Literatur Mulai
Pengumpulan Data Sekunder:
1. Data kualitas air sungai (Stream
Standard)
2. Baku mutu limbah cair
3. Data jumlah dan jenis industri yang membuang limbah ke Sungai Batang Arau
4. Data karakteristik dan debit limbah masing-masing industri yang masuk ke Sungai Batang Arau
5. Kepadatan penduduk di sekitar Sungai Batang Arau
6. Curah hujan harian
7. Luas dan debit sungai harian Batang Arau
8. Profil dan penampang melintang sungai
Pengumpulan Data Primer: 1. Penentuan lokasi dan titik
sampling
2. Studi Pendahuluan 3. Kualitas air di efluen
masing-masing industri
4. Kualitas air stream
standard di sungai Batang Arau 1. Antar parameter
Nitrogen
2. Antar parameter
Nitrogen dengan kondisi
2. Departemen Pekerjaan Umum Balai Wilayah Sungai Sumatera V Provinsi Sumatera Barat, berupa data kualitas air Sungai Batang Arau setiap periode waktu pengukuran menurut Peraturan Gubernur Sumatera Barat No. 5 Tahun 2008 tentang Penetapan Kriteria Mutu Air Sungai Di Provinsi Sumatera Barat (Lampiran 1) serta profil Sungai Batang Arau;
3. Dinas Pengelolaan Sumber Daya Air Provinsi Sumatera Barat, berupa data rencana program jangka pendek dang panjang sungai Batang Arau;
4. Badan Pusat Statistika Kota Padang, berupa data mengenai jumlah penduduk yang berada pada aliran yang dilalui Sungai Batang Arau, dan lain-lain.
3.4.3 Pengumpulan Data Primer
3.4.3.1 Penentuan Lokasi dan Titik Sampling
Pemilihan lokasi pengambilan sampel dilakukan berdasarkan SNI 03-7016-2004 tentang tata cara pengambilan contoh dalam rangka pemantauan kualitas air pada suatu daerah pengaliran sungai dengan mempertimbangkan pengaruh dari kegiatan yang ada di sekitar Sungai Batang Arau yaitu buangan domestik, buangan industri, buangan kawasan komersial, dan buangan pertanian. Pengambilan sampel dilakukan secara duplo di setiap titik sampling. Selain itu juga mengacu pada SNI 6989-57-2008 tentang metoda pengambilan contoh air permukaan yaitu pada sumber air alamiah (referensi), sumber air tercemar (Impact Station), Sumber air yang dimanfaatkan, Lokasi masuknya air ke waduk, danau, atau laut. Peta persebaran titik sampling dapat dilihat pada Gambar 3.5. Uraian mengenai lokasi titik sampling dapat dilihat pada Tabel 3.1 dan Gambar 3.3, serta cara pengambilan sampel air dapat dilihat pada Gambar 3.4.
Tabel 3.1 Lokasi serta Deskripsi Lokasi Sampling
No. SamplinTitik g
Lokasi
Sampling Deskripsi
Titik Referensi (Base line station)
1. R Lubuk Paraku Titik ini terletak di hulu yang merupakan daerah tangkapan
No. SamplinTitik g
Lokasi
Sampling Deskripsi
Titik sumber air tercemar (Impact Station)
2. A1 Padang Besi Kualitas air telah berubah akibat efluen dari pabrik
pemecahan kapur milik PT Semen Padang di kawasan Karang Putih serta pencemaran limbah pertanian. Secara fisik terlihat keruh kecoklatan. Lokasi titik sampling dapat dilihat pada Gambar 3.3b.
3. A2 Cengkeh Mewakili kualitas air DAS Batang Arau bagian tengah. Air
sungai telah bercampur dengan limbah domestik dan komersil dari pasar Bandar Buat. Debit meningkat karena pertemuan 2 anak sungai. Lokasi titik sampling dapat dilihat pada Gambar 3.3c.
4. A3 Lubuk
Begalung Titik ini terletak di belakang SMAN 4 Padang. Aliran telah melewati areal pertanian Kelurahan Tarantang dan kawasan
industri di jalan bypass. Limbah industri berasal dari
industri karet PT Teluk Luas dan PT Bukit Barisan serta industri sawit PT Incasi Raya. Lokasi titik sampling dapat dilihat pada Gambar 3.3d.
5. A4 Banuaran Pada titik ini aliran menerima limbah dari industri karet PT
Kilang Lima Gunung dan PT Family Raya. Debit sungai berkurang akibat sebagian besar dialirkan ke saluran banjir kanal Banda Kali. Lokasi titik sampling dapat dilihat pada Gambar 3.3e.
6. A5 Seberang
Padang Aliran pada titik ini telah bergabung dengan aliran dari Batang Jirak yaitu saluran drainase sekunder yang
mengalirkan air limbah domestik dan komersil dari kawasan Seberang Padang dan perumahan Pegambiran. Lokasi titik sampling dapat dilihat pada Gambar 3.3f.
7. A6 Palinggam Titik ini mewakili kualitas air DAS Batang Arau bagian
hilir. Di lokasi ini, DAS Batang Arau bergabung dengan saluran Jati Drain yang mengalirkan limbah domestik, rumah makan, perbengkelan, rumah sakit, dan hotel di kawasan Jati, Tarandam, dan Gantiang. Lokasi titik sampling dapat dilihat pada Gambar 3.3g.
8. A7 Muaro Padang Titik ini merupakan titik terakhir bagian hilir DAS Batang
Arau yang merupakan outlet dari Batang Arau sebelum masuk ke zona laut. Berbagai pencemar domestik, industri, komersil terakumulasi di kawasan ini ditambah dengan aktivitas nelayan. Ini juga merupakan lokasi masuknya air ke laut. Lokasi titik sampling dapat dilihat pada Gambar 3.3h.
Sumber pencemar/sumber air yang dimanfaatkan
10. B2 Perumahan
Cengkeh Titik ini merupakan perwakilan dari titik pencemar yang berasal dari domestik. Pada daerah ini kondisi air paling
banyak tercemar oleh limbah yang berasal dari pemukiman penduduk.
9. B1 Lubuk
Begalung
Titik ini merupakan perwakilan dari titik pencemar yang berasal dari industri. Pada daerah ini terdapat beberapa industri karet serta industri kelapa sawit.
11. B3 Jati Titik ini merupakan perwakilan dari titik pencemar yang
No. SamplinTitik g
Lokasi
Sampling Deskripsi
kegiatan komersil diantaranya hotel serta rumah sakit.
12. B4 Kampung Jua Titik ini merupakan perwakilan dari titik pencemar yang
berasal dari pertanian. Pada daerah ini, sumber pencemar paling dominan adalah pertanian.
(a) Titik Sampling 1 (b) Titik Sampling 2
(c) Titik Sampling 3 (d) Titik Sampling 4
perumahan lain di kawasan Cengkeh. Limbah pertanian berasal dari areal persawahan di Kelurahan Batu Gadang dan Kelurahan Tarantang Kecamatan Lubuk Kilangan. Limbah domestik selain berasal dari pasar Bandar Buat namun juga berasal dari pertokoan di sepanjang jalan raya Indarung. Sedangkan limbah industri berasal dari industri pengolahan minyak sawit dan karet yang berjarak kira-kira 500 meter dari lokasi sampling. Selain itu, pada lokasi ini aliran sungai Batang Arau relatif lebih stabil karena batuan sungai yang memecah aliran tidak ada lagi sehingga perhitungan debit sungai menjadi lebih valid. Alasan ketiga adalah karena pada lokasi ini debit sungai Batang Arau belum terbagi menjadi dua karena dialirkan ke Banda Kali.
Pada Tabel 3.2 dapat dilihat data yang telah didapat di lapangan, meliputi kedalaman, lebar sungai, kecepatan aliran, debit dan kondisi cuaca pada saat pengambilan sampel.
Tabel 3.2 Hasil Pengukuran Studi Pendahuluan
No Hari Jam
16.00 1,18 53,38 0,19 10,14 Cerah
16.00-20.00 1,6 72,38 0,42 30,4 Hujan
20.00-00.00 1,83 82,79 0,45 37,26 Hujan
00.00-04.00 1,51 68,31 0,21 14,35 Cerah
04.00-08.00 1,15 52,03 0,2 10,41 Cerah
2 Selasa 12.00-16.00 1,28 57,91 0,21 12,16 Cerah
3 Rabu 12.00-16.00 1,35 61,07 0,18 10,99 Mendung
4 Kamis 12.00-16.00 1,53 69,22 0,52 35,99 Hujan
5 Jumat 12.00-16.00 1,07 48,4 0,13 6,29 Cerah
6 Sabtu 12.00-16.00 1,63 73,74 0,5 36,87 Hujan
Berikut ini akan dijelaskan hasil dari pengukuran masing-masing parameter pada studi pendahuluan:
1. Dissolved Oxygen (DO)
Pada tabel dan gambar berikut akan diperlihatkan data pengukuran DO tiap empat jam pada studi pendahuluan di Sungai Batang Arau bagian kiri, tengah dan bagian kanan selama 24 jam.
Tabel 3.3 Konsentrasi DO selama 24 Jam
Waktu Sampling Nilai DO
Gambar 3.6 Perubahan Konsentrasi DO dalam Sehari
Gambar 3.5
PETA TITIK SAMPLING
Berdasarkan hasil pengukuran konsentrasi DO tiap empat jam selama 24 jam, diketahui rata-rata nilai DO terendah terjadi pada rentang pukul 12.00-16.00 WIB sehingga pengukuran di hari selanjutnya dilakukan pada rentang tersebut. Pada tabel dan grafik berikut akan diperlihatkan data pengukuran DO di bagian kiri, tengah dan bagian kanan sungai yang dilakukan tiap hari selama seminggu.
Waktu Sampling Nilai DO
Kanan Tengah Kiri
Senin/ 27 Jan 2014 5,47 5,41 5,47
Selasa/ 28 Jan 2014 7,41 8,06 7,7
Rabu/ 29 Jan 2014 8,43 7,17 7,81
Kamis/ 30 Jan 2014 7,17 7,61 7,11
Jumat/ 31 Jan 2014 7,93 9,06 8,37
Sabtu/ 1 Feb 2014 8,5 10,63 8,12
Minggu/ 2 Feb 2014 6,87 10,31 7,87
Pada grafik terlihat jelas bahwa nilai DO terburuk adalah pada hari Senin di bagian tengah sungai, yaitu 5,41 mg/l. Sedangkan nilai DO terbaik adalah pada hari Minggu di bagian tengah sungai, yaitu 10,63 mg/l.
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Gambar 3.7 Konsentrasi DO Mingguan
2. Temperatur
Berdasarkan Tabel 3.5 dan Gambar 3.7 akan diperlihatkan data pengukuran temperatur pada studi pendahuluan di Sungai Batang Arau bagian kiri, tengah dan bagian kanan selama 24 jam.
Tabel 3.5 Perubahan Temperatur Air Sungai Batanng Arau selama 24 Jam
Waktu Sampling Temperatur
Kanan Tengah Kiri
Pada grafik terlihat jelas bahwa temperatur tertinggi adalah jam 12.00-16.00 pada bagian tengah dan kiri sungai yaitu 25,80oC. Sedangkan temperatur terendah
adalah jam 20.00-00.00 pada bagian tengah yaitu 23,50oC.
0 2 4 6 8 10 12
Gambar 3.8 Perubahan Temperatur selama 24 Jam
Tabel 3.6 akan ditunjukkan perubahan temperatur air sungai Batang Arau selama seminggu yang dilakukan pada rentang pukul 12.00-16.00 WIB
Tabel 3.6 Perubahan Temperatur Air Sungai Batang Arau dalam Seminggu
Waktu Sampling Temperatur
Kanan Tengah Kiri
Senin/ 27 Jan 2014 25,60 25,80 25,80
Selasa/ 28 Jan 2014 25,60 25,50 25,60
Rabu/ 29 Jan 2014 24,80 24,90 25,01
Kamis/ 30 Jan 2014 24,80 24,90 24,80
Jumat/ 31 Jan 2014 26,40 26,30 26,50
Sabtu/ 1 Feb 2014 25,70 25,50 25,70
Minggu/ 2 Feb 2014 25,30 25,30 25,60
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Gambar 3.9 Perubahan Temperatur dalam Seminggu
Pada gambar 3.8 terlihat jelas bahwa temperatur tertinggi adalah pada hari Jumat di bagian kiri sungai yaitu 26,50 oC. Sedangkan temperatur terendah adalah pada
hari Kamis di bagian kanan dan kiri sungai yaitu 24,80 oC
3. pH
Pada Tabel 3.7 dan grafik 3.9 akan diperlihatkan data pengukuran pH pada studi pendahuluan di Sungai Batang Arau bagian kiri, tengah dan bagian kanan selama 24 jam.
Tabel 3.7 Perubahan pH dalam 24 Jam
20.00-00.00 7,8 8,06 6,73
Gambar 3.10 Perubahan pH dalam 24 Jam
Pada grafik terlihat jelas bahwa nilai pH terendah adalah jam 00.00-04.00 pada bagian kanan sungai yaitu 6,62. Sedangkan kondisi sungai dengan pH tertinggi adalah pada jam 16.00-20.00 pada bagian tengah sungai yaitu 9,04.
Tabel 3.8 Perubahan pH selama seminggu
Waktu Sampling Nilai pH
Kanan Tengah Kiri
Senin/ 27 Jan 2014 8,47 8,53 7,13
Selasa/ 28 Jan 2014 9,02 8,90 7,34
Rabu/ 29 Jan 2014 8,42 8,42 7,46
Kamis/ 30 Jan 2014 8,46 8,59 6,98
Jumat/ 31 Jan 2014 8,31 8,50 6,98
Sabtu/ 1 Feb 2014 8,33 8,45 6,92
Minggu/ 2 Feb 2014 8,52 8,42 6,90
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Gambar 3.11 Perubahan pH selama seminggu
Pada grafik terlihat jelas bahwa nilai pH terendah adalah pada hari Minggu di bagian kiri sungai yaitu 6,90. Sedangkan kondisi sungai dengan pH tertinggi adalah pada hari Selasa di bagian kanan sungai yaitu 9,02.
Berdasarkan hasil studi pendahuluan tersebut di atas dapat disimpulkan bahwa,
sampling selanjutnya untuk mengukur kadar parameter minyak dan lemak serta deterjen di sungai Batang Arau dilakukan satu kali dalam dua minggu selama tiga bulan pada hari Senin pukul 12.00-16.00, karena pada rentang waktu itulah didapatkan nilai DO terburuk.
3.4.4 Pengambilan Sampel
Berdasarkan SNI 03-7016-2004 tentang tata cara pengambilan contoh dalam rangka pemantauan kualitas air pada suatu daerah pengaliran sungai frekuensi pengambilan sampel pada air sungai dapat dilakukan setiap 2 minggu sekali. Karena kualitas air sungai umumnya hanya berubah karena pengaruh curah hujan, sehingga perubahan tersebut bersifat bulanan atau musiman, maka pengambilan sampel dilakukan pada musim hujan setiap 2 minggu selama 3 kali.
3.4.5 Analisis Sampel Air di Laboratorium
Sampel air dianalisis di laboratorium lingkungan Fakultas Teknik untuk menentukan konsentrasi senyawa Amonia, Nitrat, dan Nitrit yang terkandung
pada air sungai tersebut. Analisis terhadap konsentrasi senyawa amonia, nitrat, dan nitrit menurut Buku Metoda Penelitian Air oleh Alaerts dan Santika, 1984.
.3.4.6Pengolahan Data dan Pembahasan
Setelah percobaan di laboratorium selesai, tahap penelitian selanjutnya adalah melakukan pengolahan data hasil percobaan dan pembahasannya. Pengolahan dan pembahasan data meliputi konsentrasi masing-masing senyawa Nitrogen tersebut dalam air. Nilai konsentrasi senyawa Nitrogen tersebut kemudian dibandingkan dengan baku mutu yang telah ditetapkan pada Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air Dan Pengendalian Pencemaran Air.
Analisis yang digunakan dalam penelitian ini terbagi menjadi tiga, antara lain: 1. Analisis Deskriptif
Menentukan nilai mean dan standar deviasi dari data kualitas air terhadap variasi spasial.
2. Analisis spasial terhadap konsentrasi senyawa Nitrogen Amonia, Nitrat, dan Nitrit di sepanjang aliran sungai Batang Arau dengan menggunakan Analisis Varians (ANOVA).
3. Analisis Korelasi,
Analisis korelasi yang digunakan adalah Rank Spearman, karena metode analisis ini cocok untuk data-data lingkungan yang pada umumnya tidak terdistribusi secara normal. Analisis korelasi yang dilakukan pada penelitian ini adalah:
a. Antar parameter Nitrogen (Amonia, Nitrat, dan Nitrit);
