Pengukuran Polusi Suara Bawah Air dengan

PENGUKURAN POLUSI SUARA BAWAH AIR DENGAN MENGGUNAKAN
METODE AKUTIK
Oleh : Zan Zibar_C551140041 1
1
Program Studi Ilmu Kelautan Pasca Sarjana FPIK IPB
Email : zanzibar301@gmail.com
PENDAHULUAN
1.

Latar Belakang
Salah satu ciri khas yang terdapat di bawah laut adalah terdapatnya sumber suara yang
bersumber dari biologis, aktifitas lempeng tektonik, angin dan proses fisika yang terjadi di
laut. Selain bersumber dari dalam laut, adapula suara yang timbul dari kegiatan manusia
(antropogenik) yang meliputi konstruksi, perikanan, tenaga angin, survei seismik, lalu
lintas kapal serta sumber-sumber suara lainnya yang dapat meningkatkan kebisingan.
Popper dan Hangstings (2009) menyatakan bahwa suara adalah fitur dominan dari
lingkungan bawah laut sebagai akibat dari alam (sumber-sumber biologis, gempa bumi
bawah laut, angin) atau kegiatan manusia yang bersumber dari suara (pengiriman,
konstruksi, eksplorasi dan produksi minyak dan gas, tenaga angin).
Sumber suara antropogenik memiliki perbedaan karakteristik berdasarkan tingkat
sumber (suara tingkat 1 meter dari sumber), kandungan frekuensi dalam hertz (Hz) atau

kilo hertz (Khz), siklus atau pola terjadinya dan gerakan yang terdiri dari stasioner atau
mobile. Sumber suara yang terjadi di laut pesisir dan laut terbuka bervariasi sebagai contoh
adalah keseluruhan dari aktifitas lalu lintas kapal akan menambahkan komponen tingkat
kebisingan laut tetapi dominan kebisingan yang ditimbulakan oleh induk kapal memeliki
waktu yang terbatas dalam suatu local area (Richardson et al, 1995).
Hampir seluruh vertebrata laut memiliki kemampuan sampai pada batas suara tertentu
dalam melakukan berbagai fungsi biologis termasuk sebagai alat komunikasi, navigasi,
serta melakukan deteksi predator dan mangsa sedangkan berbagai spesies ( mamalia laut,
ikan, penyu, invetebrata laut dan lain-lain) memanfaatkan dan mendengarkan suara yang
berbeda ( Southall et al, 2007). Selain itu ikan laut dan organisme laut lainnya juga sangat
sensitif terhadap sumber suara akibat dari kegiatan manusia seperti konstruksi, lalu lintas
kapal dan lain-lain dapat memberikan gangguan terhadap lingkungan hidup mereka (Webb
et al, 2008).
Semua pengukuran suara bawah air yang dilakukan sebagai bagian dari studi
menggunakan hydrophone dengan kebisingan yang rendah. Sensor ini mampu melakukan
pengukuran yang sangat jauh pada suara bawah air yang terdapat pada suatu wilayah dengan
tingkat kebisingan nol. Hydrophone memiliki sensitivitas linier untuk suara bawah air

selama rentang frekuensi dari 7 Hz sampai 80 kHz. Kalibrasi grafik untuk sensor, dapat
dilacak dengan standar internasional. Namun, hydrophone juga menyediakan data

sensitivitas luar jangkauan linear, dari 0,25 Hz sampai 150 kHz, sehingga data akustik
dapat diperpanjang jauh melampaui rentang frekuensi linier ditentukan di atas. Manfaat
dari luas, frekuensi kalibrasi ini juga ditentukan bahwa filter terbalik dapat diterapkan
untuk meratakan respon hydrophone tersebut (Nedwell at al, 2010).
2. Tujuan
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk mengetahui proses terjadinya polusi
suara serta pengukuran polusi suara dalam air dengan menggunakan metode akustik.

PEMBAHASAN
II. Fisika Suara Bawah Air
Perambatan gelombang suara terdiri dari bolak kompresi dan refleksi molekul dalam
media elastis (cair, gas ataupun padat) yang dideteksi oleh penerima sebagai perubahan
tekanan. Gelombang akustik merupakan gelombang longitudinal karena gelombang
disebarkan sejajar dengan sumber.
2.1. Sifat dasar gelombang akustik:
Gelombang akustik ditandai dengan adanya
amplitudo, frekuensi, panjang
gelombang, fase, kecepatan dan intensitas.

Gambar 2. Sebuah diagram skematik dari gelombang suara yang menggambarkan

amplitudo (tekanan) dan panjang gelombang (Sumber : Simmonds at al,
2014)

Gambar 3. Sebuah diagram skematik dari tiga gelombang suara dengan amplitudo yang
berbeda (a1, a2, a3). Diperhatikan bahwa setiap gelombang memiliki
frekuensi dan panjang gelombang yang sama (Sumber : Simmonds at al,
2014)
Kecepatan Suara
Kecepatan (c) gelombang adalah tingkat di mana getaran merambat melalui media
elastis, dan karakteristik media, misalnya, kecepatan suara dalam air adalah sekitar 1.500
ms-1(meter per detik), sedangkan kecepatan suara di udara adalah sekitar 340ms
-1
. Kecepatan (c) adalah terkait dengan akar kuadrat dari sifat elastis media ini (nilai
modulus) dibagi dengan densitas. Dalam volume menengah kecepatan gelombang
mengambil bentuk umum
Dimana B adalah nilai modulus dan ρ densitas
menengah untuk air B=2.2-x109 Nm-2 and _ =1x103
kgm-3. Memberikan kecepatan dalam air sekitar 1500
m/s.


Kecepatan suara juga dapat dihitung jika frekuensi dan
panjang gelombang gelombang dikenal.
Dimana c adalah kecepatan suara dalam medium, λ
adalah panjang gelombang dan f adalah frekuensi
suara.
Intensitas
Intensitas suara didefinisikan sebagai kekuatan akustik per satuan luas ke arah
propagasi, yaitu Intensitas adalah ukuran dari energi mekanik (kinetik) dan energi
potensial dilakukan oleh gelombang merambat per satuan luas. dengan memperhatikan
bahwa energi kinetik gelombang adalah hasil dari partikel gerak, dan energi potensialnya
hasil dari tekanan diatur dalam medium elastis sebagai hasil dari gerakan ini. Intensitas
sebanding dengan kuadrat tekanan akustik.

I = ∞ p2

Dimana tekanan akustik (p) didefinisikan sebagai kekuatan suara per satuan luas, dan
biasanya diukur dalam micropascal (μPa). Dengan memperhatikan bahwa 1μPa adalah
tekanan yang dihasilkan dari kekuatan satu Newton diberikan atas seluas satu meter
persegi (Nm-2). Tekanan sesaat p (t) bahwa benda bergetar diberikannya pada daerah
berbanding lurus dengan kecepatan benda bergetar itu (v) dan impedansi akustik (_c).


Diperhatikan bahwa hasil kepadatan dan kecepatan suara didefinisikan sebagai
akustik atau impedansi karakteristik dari media itu. Impedansi akustik adalah sama dengan
hambatan listrik (impedansi), dan perbedaan nilai ini di batas antara dua media merupakan
faktor penentu penting dari berapa banyak energi yang tercermin dari batas itu, lihat
Hukum Snell. Impedansi akustik air 1.5x106 dan udara adalah 4.15x102 kgm-2 s -1.
Dengan demikian intensitas bunyi dapat didefinisikan sebagai:

Dimana pe adalah tekanan efektif atau RMS, yaitu tekanan puncak (amplitudo) dibagi
dengan akar dua persegi.
Penyebaran Suara Bawah Air
Ketika menjelaskan propagasi suara bawah air sangat berguna untuk menerapkan
model sederhana untuk proses ini Proses. Model ini didasarkan pada persamaan sonar dan
mungkin yang paling sederhana adalah Source Jalur Receiver Model. Parameter dasar
model ini adalah:
(1) Sumber: sumber kebisingan, misalnya kapal, sonar dll Parameter tujuan = tingkat
sumber (SL)
(2) Jalur atau menengah: kolom air. Parameter yang menarik termasuk kerugian transmisi
(TL), dan tingkat kebisingan ambien (NL)
(3) Receiver: misalnya paus, hydrophone dll Parameter yang menarik termasuk sinyal

untuk rasio kebisingan (SNR), menerima tingkat suara intensitas (RL) dan ambang
deteksi (DT).

Sebuah model sederhana perambatan suara:
Dimana RL adalah tingkat yang diterima, SL adalah tingkat sumber dan
TL adalah hilangnya transmisi.
Transmisi yang Hilang (TL)
Transmisi yang hilang adalah penurunan intensitas suara karena menyebar melalui
media, dan merupakan hasil penyebaran, penyerapan, hamburan, refleksi dan penghalusan.
Transmisi yang hilang juga bisa diperkirakan dengan menambahkan efek geometris
penyebaran (TLsp), penyerapan (TLA) dan transmisi loss anomali (A). Transmisi anomali
yang hilang termasuk hamburan kehilangan akibat refleksi dan penghalusan pada batas
antarmuka.
TL = TLspreading + TLabsorption + A
Untuk mempermudah kita hanya akan menangani penyebaran penyebaran (TLsp) dan
kehilangan penyerapan (TLA):
TL = TLg + TLa
(1) TLsp – Spreading loss
Spriding Loss Bulat atau Geometris (TLG)
Spriding loss bulat mengasumsikan lingkungan yang seragam atau homogen yang

khas dalam perairan ( > 2000 m ). Suara dari sumber titik akan menyebar keluar sebagai
lingkaran gelombang, dan intensitas berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari sumber
TLg = 20 log ( ) R R (Sumber
: Simmonds at al, 2014)
2.2. Pengukuran Polusi Suara Bawa Air Dengan Metode Akustik
Alat yang dapat membantu dalam pengukuran polusi suara bawa air dengan metode
akustik dapat dilakukan dengan mengunakan Hydrophone. Hydrophone adalah sebuah alat
yang dirancang untuk mengukur tingkat kebisingan di suatu wilayah perairan dengan
mengumpulkan atau merekam frekuensi suara. Alat ini merupakan alat pasif sehingga
setelah di seting untuk merekam data diperairan maka posisi dari hydrophone harus benarbenar aman dari gangguan aliran dasar perairan ataupun berhungan dengan substrat
sehingga dalam perekaman suara tidak terganggu oleh suara yang dihasilkan dari
pergerakan Hydrophone tersebut. Kemampuan yang dimiliki hydrophone dalam merekam
suara sangat tergantung pada resolusi bit yang di miliki. Hal ini sesuai dengan pernyataan
Robinson et al (2014) Sensor hydrophone menerima gelombang suara bawah air dan
mengubahnya ke sinyal listrik ketika hydrophone menyala oleh controller melalui jam.

Sinyal disaring dan diperbesar oleh filter dan amplifier. Maka sinyal didigitalkan oleh 16
bit dan dengan 4096 Hz dengan analog ke digital dan disimpan dalam memori.

Gambar 7. Pengoperasian Hydrophone (Sumber : Robinson et al , 2014).

Hydrophone kalibrasi
Semua akuisisi data elektronik dan amplifier dikalibrasi. Semua hydrophone yang
digunakan dikalibrasi secara tertelusur berdasarkan standar nasional Inggris oleh NPL di
atas frekuensi penuh berbagai penggunaan, tidak hanya pada satu frekuensi. Semua lokasi
pengukuran posisi tetap dengan GPS dan semua sistem akuisisi data waktu tertera terhadap
GPS untuk lebih baik dari akurasi 1 s (Robinson et al , 2014 ).
Kesimpulan
Polusi suara bersumber dari tingkat kebisingan yang terjadi di laut dan buatan oleh
manusia. Kebisingan dari sumber alami biasanya di hasilkan oleh proses fisik dan biologis.
Contoh proses fisik adalah aktivitas lempeng, angin dan gelombang, sementara contoh
proses biologis adalah vokalisasi mamalia laut dan ikan. Kebisingan yang menyebabkan
terjadinya polusi suara di laut akibat aktivitas manusia adalah ekspolarasi minyak dan gas,
lalu lintas kapal, konstruksi, kegiatan perikanan, tenaga angin, dan lain sebagainya. Alat
yang dapat membantu dalam pengukuran polusi suara bawa air dengan metode akustik
dapat dilakukan dengan mengunakan Hydrophone.
DAFTAR PUSTAKA
http://www.scotland.gov.uk/Publications/2011/03/16182005/42. Diakses 16/01/2015
Popper, A.N. and Hastings, M.C. 2009b. The effects of anthropogenic sources of sound on
fish. Journal of Fish Biology, 75: 455 – 489.
Nedwell, J.R., Brooker, A.G., Cheesman, S., Woodward, S. 2010. Measurements of

Baseline Underwater Noise and Vibration in Sruwaddacon. Subacoustech
Environmental Report No. E270R0103.
Robinson, S.P., Lepper, P. A. and Hazelwood, R.A. 2014. Good Practice Guide for
Underwater Noise Measurement, National Measurement Office, Marine Scotland,
The Crown Estate NPL Good Practice No. 133.
Richardson, W.J., Greene, C.R. Jr., Malme, C.I. and Thomson, D.H. 1995. Marine
mammals and noise. New York: Academic Press. 576pp.
Simmonds, M., Dolman, S., Weilgart, L. 2004. Ocean Of Noise. UK registered charity, no:
1014705
Southall, B.L., Bowles, A.E., Ellison, W.T., Finneran, J.J., Gentry, R.L., Greene, C.R. Jr.,
Kastak, D., Ketten, D.R., Miller, J.H., Nachtigall, P.E., Richardson, W.J., Thomas,
J.A. and Tyack, P.L. 2007. Marine mammal noise exposure criteria: Initial
scientific recommendations. Aquatic Mammals, 33: 411 – 521.
Webb, J.F., Popper, A.N. and Fay, R.R. (eds.) 2008. Fish bioacoustics. New York, New
York: Springer 318pp.