BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Pendekatan dan Jenis Penelitian
Pendekatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah pendekatan kuantitatif, yaitu dengan menguji kadar timbal (Pb) pada akar E. crassipes dan air media tumbuh berdasarkan waktu detensi yang telah dilakukan. Jenis penelitian yang digunakan adalah penelitian Experimental yang bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu detensi tumbuhan E. crassipes terhadap penjerapan timbal (Pb) . 3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian
Pengambilan lokasi penelitian dilakukan di Jl. Wahid Hasyim, Kecamatan Turen, Kabupaten Malang. Pengujian kadar timbal (Pb) dilakukan di Laboratorium Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Brawijaya, Malang. Penelitian ini dilaksanakan pada Januari - Juli 2021 mulai dari perencanaan penelitian hingga penarikan kesimpulan.
3.3 Populasi, Teknik Sampling dan Sampel 3.3.1 Populasi
Populasi dalam penelitian ini adalah tumbuhan eceng gondok (Eichornia crassipes (Mart.) Solms).
3.3.2 Teknik Sampling
Teknik pengambilan sampel yang digunakan adalah simple random sampling, dimana pengambilan anggota sampel dilakukan secara acak dalam populasi tumbuhan E. crassipes tersebut.
3.3.3 Sampel
Sampel pada penelitian ini adalah 9 sampel tumbuhan E. crassipes dengan kriteria yang memiliki jumlah daun 6-8 helai dengan warna daun hijau segar, volume E. crassipes sekitar 150 gram, dan panjang akar dengan kisaran 25-30 cm.
Sampel tersebut kemudian diberikan 3 perlakuan dan akan dilakukan pengulangan sebanyak 3 kali pengulangan.
3.3.4 Sampel Size
Pada penelitian ini digunakan sampel size berdasarkan beberapa pertimbangan yaitu:
a) Biaya yang digunakan dalam penelitian
b) Metode pada penelitian terdahulu yang dilakukan oleh Monita (2013) dalam Jurnal LenteraBio dengan penambahan waktu satu minggu lebih lama.
Dalam penelitian ini terdapat 3 perlakuan waktu detensi yang berbeda yaitu 1 minggu, 2 minggu, dan 3 minggu dengan masing-masing bak diberikan 1 jenis konsentrasi Pb sebesar 20 ppm. Perlakuan diulang sebanyak 3 kali pengulangan sehingga kombinasi yang dihasilkan sebanyak 3x1x3 = 9 unit sampel.
3.4 Variabel Penelitian 3.4.1 Jenis Variabel
Variabel bebas dalam penelitian ini adalah waktu detensi. Variabel terikatnya adalah kadar Timbal (Pb) yang terjerap oleh E. crassipes. Variabel kontrol yang digunakan adalah kriteria tumbuhan E. crassipes yang digunakan.
3.4.2 Definisi Operasional Variabel
Agar tidak terjadi kesalahan dalam tiap variabel maka perlu didefinisikan tiap variabel yang digunakan dalam penelitian ini. Adapun operasional variabel tersebut adalah:
1) Waktu detensi merupakan waktu yang dibutuhkan oleh E. crassipes untuk menjerap Pb yang terlarut dalam air dengan penentuan waktu detensi yaitu 1 minggu, 2 minggu, dan 3 minggu.
2) Logam timbal (Pb) merupakan merupakan jenis logam berat yang terlarut di dalam air dengan konsentrasi 20 ppm.
3) Penjerapan merupakan proses pengikatan antara bahan pencemar (Pb) dengan medium penjerap (E. crassipes) diketahui dengan cara pengukuran kadar Pb yang terjerap melalui metode AAS (Atomic Absorption Spectrophotometry).
3.5 Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian ini sebagaimana disajikan pada Gambar 3.1
Gambar 3.1 Skema Kerangka Penelitian
3.5.1 Persiapan Penelitian
1) Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan, yaitu meliputi :
a. Alat yang digunakan berupa; 4 reaktor batch yang terbuat dari kayu dan dilapisis plastik dengan ukuran 50 cm x 35 x cm x 30 x cm, 6 botol vial 20 ml, 9 kantong plastik, 1 erlenmeyer, 1 hotplate, 1 corong gelas, mortal martil, kertas saring Whatman No. 40, 1 labu ukur 20 ml, 1 oven 1 furnace, dan 1 Atomic Absorption Spectrophotometry
Tahap Pelaksanaan
Memindahkan tumbuhan Eichornia crassipes yang telah diaklimatisasi ke media reaktor, kemudian melakukan pengamatan setiap 1
minggu, 2 minggu, dan 3 minggu Membuat larutan air dan Pb dengan
konsentrasi 20 ppm kemudian memindahkannya ke media reaktor.
Tahap Persiapan
Tumbuhan Eichornia crassipes dibudidaya ± 7
hari untuk aklimatisasi Menyiapkan alat dan bahan,
serta pembuatan reaktor batch
Uji kadar konsentrasi Pb akar tumbuhan Eichornia crassipes dan air media tumbuh ketika sudah berumur 1 minggu, 2
minggu, dan 3 minggu dengan metode AAS, kemudian membandingkan kandungan logam sebelum dan sesudah
perlakuan Tahap Pengumpulan
Data
(AAS).
b. Bahan yang digunakan berupa; 18 tumbuhan E. crassipes, 1,2 gram Pb, aquades, dan 14 ml HNO3 pekat.
2) Menyiapkan reaktor batch yang terbuat dari kayu yang dilapisis plastik sebagai lapisan kedap air dengan panjang 50 cm, lebar 35 cm, dan tinggi 30 cm sebanyak 4 buah.
3) Menyiapkan tumbuhan E. crassipes yang diperoleh dari perairan Bureng, Kecamatan Gondanglegi, Malang dimana perairan ini jauh dari pabrik- pabrik industri dan kawasan pemukiman sehingga dimungkinkan tidak adanya logam berat yang terkandung di dalamnya. Setelah itu melakukan aklimatisasi pada E. crassipes di dalam air bersih dengan waktu pelaksanaan selama 7 hari sebelum dipindahkan ke dalam bak pengolahan.
Jenis tumbuhan yang digunakan ditentukan dengan cara determinasi untuk mendapatkan tumbuhan yang sejenis, hijau segar, dan memiliki ukuran yang relatif sama. Tumbuhan E. crassipes yang digunakan memiliki spesifikasi dengan kriteria memiliki jumlah daun 6-8 helai, volume E.
crassipes sekitar 150 gram, dan panjang akar dengan kisaran 25-30 cm.
4) Membuat larutan air dan Pb dengan konsentrasi 20 ppm kemudian memasukkannya ke dalam media tumbuh, dimana 1 ppm = 1mg/1Liter (1000 ) (Purwoto & Joko, 2016). Adapun perhitungan jumlah Pb yang dibutuhkan dalam 20 adalah sebagai berikut:
20 ppm =
=
=
= 0,00002 g/
Karena dibutuhkan 20 (20.000 ) maka : 0,00002 x 20.000 = 0,4 gram
3.5.2 Rancangan Percobaan
Rancangan penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah The One Group Pretest-Posttest Design. Dalam desain ini air diberi pretest yaitu dengan cara
melarutkan Pb dengan konsentrasi 20 ppm ke media reaktor, selanjutnya memberikan perlakuan waktu detensi dengan menggunakan tumbuhan E.
crassipes. Setelah itu dibandingkan dengan sesudah diberi perlakuan untuk mengetahui keadaan akhir melalui posttest. Penempatan satuan-satuan percobaan yang digunakan pada penelitian ini adalah Rancangan Acak Lengkap (Completelly Randomized Design) dengan menanam tumbuhan E. crassipes di tiga bak dengan tiga perlakuan yang berbeda. Pengacakan perlakuan pada satuan- satuan percobaan dalam penelitian ini menggunakan sistem lotere secara manual.
Bagan percobaan hasil pengacakan menurut adalah RAL sebagai berikut : P1 U5 P2 U1 P3 U2
P1 U2 P2 U4 P3 U1
P1 U1 P2 U2 P3 U3 P1 U6 P2 U3 P3 U5 P1 U4 P2 U5 P3 U6 P1 U3 P2 U6 P3 U4
Gambar 3.2 Denah Rancangan Acak Lengkap (RAL)
Gambar 3.3 Denah Penelitian dalam Bak Reaktor Keterangan :
Bak 1 = Perlakuan waktu detensi tumbuhan E. crassipes 1 minggu Bak 2 = Perlakuan waktu detensi tumbuhan E. crassipes 2 minggu
Bak kontrol
Keterangan : P = Perlakuan U = Ulangan
Bak 3 = Perlakuan waktu detensi tumbuhan E. crassipes 3 minggu 3.5.3 Pelaksanaan Penelitian
1) Memindahkan tumbuhan E. crassipes yang telah diaklimatisasi selama 7 hari ke dalam media reaktor yang telah berisi Pb dengan masing-masing perlakuan yang berbeda yakni selama 1 minggu, 2 minggu, dan 3 minggu . 2) Melakukan pengamatan paramater fisik-kimia dengan bantuan alat ukur.
a. Suhu air, pengukuran suhu air menggunakan termometer dengan memasukkannya secara langsung ke dalam air media tumbuh dilakukan pada pukul 13.00 WIB.
b. pH air, pengukuran menggunakan pH indicator. Langkahnya dengan memasukkan pH indicator ke dalam air selama 5 detik, kemudian didiamkan sebentar lalu dicocokkan warna yang didapat dengan tabel nilai pH yang tertera.
c. Intensitas cahaya, pengukuran intensitas cahaya dengan menggunakan lux meter, dan memilih range x 100 lux, mengarahkan sensor cahaya ke tempat yang diukur, melihat hasil panel dan mencatatnya.
d. Kelembaban udara, pengukuran dilakukan menggunakan higrometer.
Langkah yang dilakukan yaitu pertama, mengambil air pada media tumbuh dan meletakkan kedalam botol indikator yang menempel pada alat. Kedua, meletakkan pada posisi tergantung dan naungi alat tersebut agar tidak berkontak dengan sinar matahari. ketiga menunggu beberapa detik dan mulai membaca angka di tabel, lalu menarik garis pada warna merah di skala dry dan skala wet dan mengambil selisihnya. Angka hasil selisih ditarik garis lurus dengan skala wet dan membaca hasil kelembabannya. Terakhir mencatat hasil yang didapat.
3) Tahap pengumpulan data yakni pengambilan sampel pada air media tumbuh dan akar E. crassipes setelah perlakuan, kemudian melakukan uji kadar Pb pada air di media tumbuh dan pada akar tumbuhan E. crassipes setelah perlakuan dengan metode Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS).
4) Menguji kadar konsentrasi Timbal (Pb) yang terdapat pada akar tumbuhan E. crassipes ketika tumbuhan E. crassipes sudah berumur 1 minggu, 2
minggu, dan 3 minggu setelah perlakuan. Langah-langkah pengukuran kadar timbal (Pb) menurut Ulum (2016) adalah sebagai berikut:
a. Sampel akar E. crassipes yang telah dipisahkan dari organ batang dan daunnya dicuci bersih untuk menghilangkan kotoran yang melekat pada tumbuhan tersebut.
b. Sampel akar kemudian dimasukkan ke dalam kantong plastik untuk selanjutnya dibawa ke laboratorium.
c. Pada pengukuran Pb, bagian dalam akar dikeringkan dalam oven dengan suhu 105ºC selama 1 jam.
d. Setelah kering, sampel akar dihaluskan hingga menjadi serbuk dan dimasukkan dalam furnace pada suhu 600° ± 1 jam sampai menjadi abu yang berwarna putih.
e. Abu sampel yang telah diperoleh selanjutnya disaring menggunakan kertas saring whatman No.40 dan didestruksi dengan penambahan 10 ml HNO3 pekat.
f. Hasil destruksi diuapkan selama ± 5 menit kemudian ditambahkan aquades sampai volumenya 50 ml.
g. Selanjutnya kadar logam Pb diukur dengan metode Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS).
5) Menguji kadar konsentrasi timbal (Pb) yang terdapat pada air media tumbuh setelah perlakuan untuk mengetahui penurunan kadar timbal pada air.
Langah-langkah pengukuran kadar timbal (Pb) menurut Ulum (2016) adalah sebagai berikut:
a. Sampel air diambil dengan menggunakan botol vial 20 ml kemudian ditambahkan 1,5 ml HNO3 pekat lalu botol tersebut ditutup dan dihomogenkan hingga terjadi endapan.
b. Menempatkan sampel pada erlenmeyer dan memanaskannya di atas hotplate sampai hampir kering.
c. Sampel uji selanjutnya didinginkan dan kemudian ditambahkan 1,5 ml HNO3 pekat.
d. Setelah itu gelas erlenmeyer ditutup dengan corong gelas dan
dipanaskan kembali di atas hotplate sampai hampir kering dan residu berwarna bening
e. Sampel uji kemudian ditambahkan 1 ml HNO3 (1:1) dan dipanaskan lagi dengan api kecil hingga keseluruan residu larut kembali.
f. Dinding gelas erlenmeyer dan corong gelas selanjutnya dibilas dengan aquades dan larutannya disaring dengan kertas saring whatman No.40 untuk ditampung hasil saringannya kedalam labu ukur 20 ml.
g. Sampel uji kemudian ditambahkan aquades sampai tanda batas dan dihomogenkan.
h. Selanjutnya sampel diukur dengan menggunakan Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS).
3.6 Metode Pengumpulan Data
Metode pengumpulan data yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode observasi tidak langsung yaitu dengan melakukan uji laboratorium.
Metode observasi adalah teknik pengumpulan data yang melibatkan kegiatan melihat dan mencatat kegiatan tertentu. Observasi yang dilakukan dalam penelitian ini adalah pengumpulan data hasil uji laboratorium mengenai kadar Pb pada air media tumbuh dan akar tumbuhan E. crassipes setelah berumur 1 minggu, 2 minggu, dan 3 minggu. Setelah itu melakukan perbandingan antara sebelum dan sesudah diberi perlakuan. Data hasil pengujian Pb dan data pengamatan fisik-kimia dalam bentuk instrumen observasi disajikan pada Tabel 3.1, Tabel 3.2, dan Tabel 3.3.
Tabel 3.1 Instrumen Analisis Pb pada Akar Tumbuhan
No Kode Hasil Analisis
Kadar Satuan
1. P1U1
2. P1U2
3. P1U3
4. P2U1
5. P2U2
6. P2U3
7. P3U1
8. P3U2
9. P3U3
Tabel 3.2 Instrumen Analisis Pb pada Air Media Tumbuh
No Kode Hasil Analisis Keterangan
Kadar Satuan
1. O1
2. O2
3. O3
4. P1
5. P2
6. P3
Tabel. 3.3 Instrumen Hasil Pengamatan Parameter Kimia, Fisika dan Morfologi Tumbuhan
Minggu Ke-
pH Suhu Intensitas
Cahaya
Kelembapan Udara
Morfologi Tumbuhan E. crassipes 0
1 2 3
3.7 Teknik Analisis Data
Teknik analisis data yang digunakan dalam penelitian ini adalah analisis uji one-way ANOVA dimana sebelumnya dilakukan uji normalitas dengan menggunakan Skewness-Kurtosis serta uji homogenitas dengan menggunakan Levene test. Uji normalitas digunakan untuk mengetahui sebaran data hasil uji kadar konsentrasi Pb apakah berdistribusi normal atau tidak, sedangkan uji homogenitas untuk mengetahui varian datanya homogen atau tidak. Jika data berdistribusi normal dan homogen maka selanjutnya dilakukan uji one-way ANOVA untuk mengetahui pengaruh waktu detensi tumbuhan E. crassipes terhadap penjerapan Timbal (Pb). Jika uji asumsi tidak terpenuhi, maka langkah selanjutnya yaitu mengganti uji one-way ANOVA dengan uji Kruskal-Wallis. Jika
terdapat beda signifikan, maka dilakukan uji lanjutan menggunakan uji lanjut BNt (Beda Nyata terkecil) atau uji LSD (Least Significance Different). Uji statistik pada penelitian ini dilakukan dengan menggunakan aplikasi pengolahan data yaitu SPSS (Statiscal Program for Social Science) versi 25
3.8 Pemanfaatan Hasil Penelitian dalam Bentuk E-Modul
Kajian hasil penelitian “Pengaruh Waktu Detensi Tumbuhan Eceng Gondok (Eichornia crassipes (Mart.) Solms) Terhadap Penjerapan Timbal (Pb) sebagai Sumber Belajar Biologi” dapat dimanfaatkan menjadi sumber belajar untuk pembelajaran Biologi di SMA Kelas X. Materi pembelajaran yang tepat untuk pemanfaatan hasil penelitian yaitu pada materi perubahan lingkungan KD 3.11 Menganalisis data perubahan lingkungan, penyebab, dan dampaknya bagi kehidupan serta KD 4.11 Merumuskan gagasan pemecahan masalah perubahan lingkungan yang terjadi di lingkungan sekitar. E-modul hasil penelitian ini bisa dijadikan sumber belajar bagi peserta didik sebagai pemecahan masalah dalam menghadapi perubahan lingkungan. Penerapan dalam kegiatan pembelajaran yang dapat dilakukan yakni dapat berupa diskusi kelas, pemberian tugas, ataupun dengan melakukan percobaan atau praktikum lapang sehingga siswa dapat memahami materi perubahan lingkungan secara konstektual berdasarkan e-modul hasil penelitian ini.
Pembuatan e-modul dapat dikemas dengan bantuan platform Flip PDF Professional. Dengan menggunakan Flip PDF Professional yang dikembangkan oleh Wonder Idea Technology Limited, materi pelajaran didesain semenarik mungkin, dapat menampilkan video, serta gambar-gambar animasi yang berhubungan dengan materi pelajaran agar peserta didik lebih memperhatikan apa yang disampaikan oleh guru. Media pembelajaran yang dikembangkan dengan menggunakan Flip PDF Professional dapat dipublish secara online maupun offline.. Evaluasi yang terdapat dalam Flip PDF Professional, dapat menampilkan feed back yang menunjukkan jawaban benar atau salah dan skor yang bisa ketahui secara langsung, sehingga memudahkan para guru untuk melakukan penilaian karena sudah otomatis muncul skor atau nilai. E-modul nantinya cukup didownload pada handphone masing-masing peserta didik dan juga guru.
