hari. Masyarakat juga merasakan adanya perubahan kualitas air yang mereka gunakan, baik dari segi warna, rasa dan bau, dimana dari total 219 kuesioner,
46,6 mengatakan adanya perubahan kualitas air danau dari segi warna, 980,8 mengatakan adanya perubahan kualitas air danau dari segi rasa dan 85,8
mengatakan adanya perubahan dari segi bau. Jika ditinjau dari hasil analisa kualitas air, dapat terlihat bahwa dari seluruh parameter fisika dan kimia kualitas
air danau, pada umumnya masih memenuhi kriteria air kelas I menurut Lampiran Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun 2001, kecuali nilai COD dan BOD air di
daerah Haranggaol dan di Pangururan pada posisi C. Perubahan kualitas air ini, menunjukkan ketidaklayakan air danau untuk digunakan sebagai air yang akan
diolah menjadi air minum. Hal ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor seperti limbah masyarakat yang dibuang ke danau air cucian pakaian, buang air besar di
danau, limbah rumah tangga dan juga pemberian pakan pada KJA. 4.4.2 Persepsi Masyarakat Mengenai Lingkungan
Masyarakat menyadari adanya dampak KJA terhadap perubahan kualitas air Danau Toba, dan secara umum berkeinginan menjaga kelestarian air Danau
Toba demi kepentingan umum dan individu. Sebanyak 98,6 dari masyarakat non pengusaha KJA menyatakan mengerti tentang KJA dan menyadari dampak
KJA terhadap lingkungan Danau Toba, serta seluruh masyarakat menyatakan berkeinginan menjaga kelestarian Danau Toba. Sedangkan hampir seluruh
pengusaha KJA menyadari dampak KJA terhadap lingkungan Danau Toba dan seluruhnya berkeinginan menjaga kelestarian Danau Toba.
4.4.3 Manfaat KJA bagi Masyarakat
Universitas Sumatera Utara
Sebanyak 96,7 pengusaha KJA masyarakat di Kecamatan Onan Runggu, Kecamatan Pangururan dan Kecamatan Haranggaol merupakan pemilik langsung
KJA. Pengusaha KJA masyarakat di Kecamatan Onan Runggu dan Pangururan hanya sebanyak 80 memanfaatkan KJA sebagai penghasilan utama mereka,
sisanya masih bekerja sebagai petani bahkan sebagai PNS, sedangkan pengusaha KJA masyarakat di Kecamatan Haranggaol seluruhnya memanfaatkan KJA
sebagai penghasilan utama. Bagi masyarakat non pengusaha di Kecamatan Onan Runggu dan
Pangururan, tidak ada anggota keluarga mereka yang bekerja di usaha KJA milik masyarakat, sedangkan di Kecamatan Haranggaol, hampir 60,5 anggota
keluarga non pengusaha KJA bekerja di usaha KJA milik masyarakat dengan penghasilan antara Rp. 50.000,00 – Rp. 75.000,00 per hari.
Sebanyak 53,85 pengusaha KJA masyarakat di Kecamatan Haranggaol menggunaan pellet sebagai makanan ikan sebanyak 50-55 kg untuk sekali makan,
26,9 menggunakan pellet sebanyak 55-60 kg untuk sekali makan, bahkan hampir 15,4 menggunakan pellet lebih dari 60 kg. sedangkan pengusaha KJA
masyarakat di Kecamatan Onan Runggu dan Pangururan, rata-rata menggunakan pellet sebagai makanan ikan sebanyak 2-4 kg untuk sekali makan. Hasil
pengusaha KJA masyarakat di Kecamatan Haranggaol rata-rata 1300 kg untuk setiap panen, sedangkan pengusaha KJA di Kecamatan Onan Runggu dan
Pangururan menghasilkan rata-rata 250 kg untuk setiap kali panen.
4.4.4 Persepsi Pemerintah Mengenai KJA
Universitas Sumatera Utara
Pemerintah memegang peranan penting dalam pengelolaan KJA masyarakat. Dalam hal ini pemerintah dimaksud adalah Camat dan LurahKepala
Desa yang mana data presepsi pemerintah ini dilakukan dengan wawancara. Dari hasil wawancara, dapat diketahui bahwa seluruh Camat pada lokasi
penelitian tidak keberatan dengan hadirnya KJA masyarakat dengan harapan agar KJA masyararakat ditempatkan pada lokasi yang tepat. Seluruh Camat juga
berharap agar kehadiran KJA dapat meningkatkan Pendapatan Desa. Di sisi lain, Kepala Desa di lokasi penelitian tidak setuju dengan adanya KJA karena menurut
pendapat Kepala Desa, KJA dapat menimbulkan pencemaran air Danau Toba. Alasan ketidaksetujuan ini disebabkan karena pada umumnya masyarakat desa
menggunakan air sebagai kebutuhan sehari-hari terutama air minum. Baik Camat maupun Kepala Desa menyadari bahwa tidak ada
pertumbuhan PAD dari kehadiran KJA masyarakat ini. Bahkan di sisi lain memberikan pengaruh buruk terhadap kegiatan pariwisata yang ditandai dengan
berkurangnya pendatang atau wisatawan setelah adanya KJA. Sekalipun demikian, pemerintah berharap setelah KJA dilokalisir nantinya, kegiatan
pariwisata akan berkembang
.4.5 Model Pengelolaan KJA Masyarakat Berkelanjutan
Proses ini dimulai dengan model percampuran dasar
Dengan massa didefenisikan
Universitas Sumatera Utara
C = Konsentrasi kontaminasi V = Volume danau
M = Massa kontaminasi Laju perubahan didefenisikan sebagai berikut:
Q = Volumetrik laju aliran melalui danau t = Waktu
Persamaan campuran dapat ditulis sebagai berikut:
Polutan muncul dalam berbagai sifat kimiawi. Beberapa polutan non – polar dan tidak bereaksi dengan air. Polutan demikian ini, keluar bersama dengan
aliran danau. Polutan polar bereaksi dengan air dapat mengakibatkan danau tercemar atau kurang tercemar. k dapat didefenisikan sebagai k = 0 , dimana
terjadi reaksi yang dikaji adalah k 0 dimana kontaminasi terbentuk. Jadi, secara umum model pencemaran air danau dapat dinyatakan dalam bentuk
Proses permodelan memerlukan beberapa asumsi, yaitu: 1.
Volume danau tetap konstan 2.
Laju aliran konstan 3.
Laju reaksi konstan 4.
Air danau tercampur sempurna Sehingga, dengan memperhatikan asumsi ini model umum tadi dapat
dinyatakan sebagai
Universitas Sumatera Utara
Atau
Karena massa sama dengan volume dikali dengan konsentrasi, Dengan demikian persamaan tadi juga dapat ditulis sebagai berikut:
Permodelan kualitas air Danau Toba dengan adanya kerambah jaring apung masyarakat dibentuk berdasarkan kerangka dasar model perubahan
konsentrasi seperti yang diberikan di atas. Komponen kualitas air Danau Toba mencakup DO , BOD , COD , dan
komponen lainnya yang biasa dipakai untuk kualitas air. Dari model yang diperoleh dalam penelitian ini dapat diajukan pengelolaan kerambah jarring apung
masyarakat sedemikian hingga sustainbilitas Danau Toba dapat terjaga.
Model polusi danau dapat ditulis sebagai
atau
Kemudian persamaan ini dibagi dengan volume V. Diperoleh
Universitas Sumatera Utara
Persamaan ini juga dapat memberikan beberapa lama waktu yang diperhatikan untuk mengisi air danau jika tidak ada aliran yang keluar, dan berapa
lama mengeringkan danau jika hanya ada aliran keluar. Faktor berarti waktu tinggal. Jika diambil
, maka persamaan tadi menjadi menjadi
Nyatakan konsentrasi polutan ini dengan CP jadi persamaan ditulis sebagai
Dalam pemodelan dinamis, serial reaktor kompartabel terhubung diasumsikan mewakili perilaku aliran danau. Setiap reaktor membentuk elemen
komputasi dan terhubung secara berurutan dengan elemen di sekitar danau. Asumsi berikut digunakan untuk pengembangan model:
1. Campuran dendritik aliran 2. Pencampuran sempurna dalam penampang danau
3. Aliran danau konstan dan bagian lintas jaringan 4. Konstanta kimia dan laju reaksi biologis dalam elemen komputasi.
5. Hilangnya air akibat evaporasi tidak dianggap secara eksplisit dalam keseimbangan air.
Sebagai unsur yang representatif terhadap kualitas air danau dari perspektif pencemaran lingkungan,
konstituen berikut ini yang diperhitungkannitrogen organik, nitrogen amonia, nitrit nitrogen, nitrogen nitrat,
kebutuhan oksigen biologi, oksigen terlarut, fosfor organik, fosfor terlarut,
Universitas Sumatera Utara
koliform, klorida, fitoplankton ganggang. Keseimbangan massa untuk para konstituen ini akan dinyatakan, dan persamaan aljabar tambahan untuk
menggambarkan berbagai fenomena seperti konversi dari berbagai bentuk nitrogen diikutsertakan. Model ini, dengan demikian mensimulasikan mutu air
danau dan 11 konstituen kualitas air, yaitu variabel status. Di bawah ini dibentuk beberapa model yang terkait dengan konstituen
untuk mutu danau Danau Toba. Model-model ini telah mengikutsertakan adanya konsentrasi polutan yang diakibatkan oleh adanya gangguan pencemaran,
misalnya dari keramba jaring apung. Amonianitrogen:
3 1
3 4
1 1
1 1
1 1
1
d .
. d
p
N Q
N N
F A
N N
C ET Lu N
t d
V σ
β β
α µ κ
= ⋅
− ⋅ +
− ⋅ ⋅ ⋅ + −
⋅ + +
1 di mana F1 diberikan oleh,
1 1
1 3
. 1
.
N N
N
P N
F P N
P N
⋅ =
+ −
2 Nitrit nitrogen:
2 1
1 2
2 2
2 2
d .
. d
p
N Q
N N
N N
C ET Lu N
t V
β β
κ =
⋅ −
⋅ +
− +
+ 3
Nitrat nitrogen:
3 2
2 1
1 3
3 3
d 1
. .
d
p
N Q
N F
A N
N C
ET Lu N t
V β
α µ κ
= ⋅
− − ⋅ ⋅ ⋅ +
− +
+ 4
Organik nitrogen:
4 1
3 4
4 4
4 4
4
d .
. d
p
N Q
A N
N N N
C ET Lu N
t V
α ρ β
σ κ
= ⋅ ⋅ −
⋅ −
⋅ −
⋅ + +
5 Tingkat koreksi faktor oksidasi amonia dan nitrit:
CORDO=1.0-exp-KNITRF •DO 6
Universitas Sumatera Utara
Amoniak ; β1 penghambatan=CORDO•β1 input
7 Nitrit ;
β2 penghambatan=CORDO•β2 input 8
Organikfosfor:
1 2
4 1
5 1
1 1
1
d .
. d
p
P Q
A P
P P P
C ET Lu P
t V
α ρ β
σ κ
= ⋅ ⋅ −
⋅ − ⋅
− ⋅ +
+ 9
Fosfor terlarut:
2 2
4 1
2 2
2 2
d . .
. .
d
p
P Q
P A
P P
C ET Lu P
t d
V σ
β α µ
κ =
⋅ + −
+ −
⋅ + +
10
Universitas Sumatera Utara
KarbonBOD:
1 3
d .
. .
. d
p
L Q
K L K L
L L
C ET Lu L
t V
κ = −
− +
− ⋅ +
+ 11
Oksigen terlarut:
4 2
3 4
1 5
1 1
6 2
2
d .
. . .
. . .
d .
. .
. .
p
K O
K O
O A K L
N t
d Q
N O
O C
ET Lu O V
α µ α ρ α β
α β κ
= −
+ −
− −
− −
+ −
+ +
12
Persamaan prediktif untuk konsentrasi equilibrium satu rasi oksigen terlarut, diberikan di bawah ini:
lnO =
2 3
4
1.575701105 6.642308 107
1.243800 1010 8.621949 1011
139.34410
T T
T T
− +
− +
− 13
di mana T adalah temperatur sebagai K. Untuk non-standar kondisi tekanan, konsentrasi kesetimbangan oksigen terlarut
dikoreksi oleh persamaan berikut:
1 .1
. . .
.1
WV P
P P
P O
O P PWV
θ θ
− −
=
−
−
14
ln P
WV
= 11.8571 – 3840.70T – 216961T
2
15
θ = 0.000975 – 1.426 × 10
-5
.T + 6.436 × 10
-8
.T 16
Dimana T adalah C.
Koliform :
5
d .
. .
d
p
E Q
K E E
E C
ET Lu E t
V κ
= − +
− ⋅ +
+ 17
Berdasarkan konstituen non-konservatif : Adapun konstituen non-konservatif, kita telah memilih klorida
Universitas Sumatera Utara
7 6
6
d .
. .
. d
p
R Q
K R R
R R
C ET Lu R
t d
V σ
σ κ
= − −
+ +
− ⋅ +
+ 18
Fitoplankton GanggangKlorofil a:
1
d .
. .
d
p
A Q
A A
A A
A C
t d
V σ
µ ρ
κ =
− −
+ −
⋅ + 19
Spesifik laju pertumbuhan Ganggang :
max
2 .
1 1
FL FN
FP µ µ
=
+
20
Ganggang-hubungan cahaya:
L L
. L
1 ln
. .
d
K I
F d
K I e
λ
λ
+
=
+
21
Ganggang yang diakibatkan bayangannya sendiri :
2 3 1
2
. .
. .
A A
λ λ λ α
λ α
= +
+
. 22
Faktor keterbatasan pertumbuhan ganggang untuk nitrogenF
N
dan untuk fosfor F
P
didefinisikan oleh Expressions Monod
N N
e e
N F
N K
= +
23
2 P
2 P
P F
P K
= +
24
Universitas Sumatera Utara
Ganggang diasumsikan untuk menggunakan amonia danatau nitrat sebagai sumber nitrogen anorganik. Konsentrasi efektif nitrogen yang tersedia
akan diberikan oleh:
N
e
= N
1
+ N
3
. 25
Notasi yang digunakan untuk persamaan di atas: V
Volume tangki [m
3
] Cin
Konsentrasi pemasukan arus [g·m
-3
] C
Konsentrasi [g·m
-3
] Q
in
Tingkat pemasukan arus [m
3
·d
-1
] Qout Debit aliran [m
3
·d
-1
] Q
wd
Tingkat penarikan air dari tangki [m
3
·d
-1
] ET
Kehilangan air melalui evapotranspirasi [m·d
-1
] Lu
Luas permukaan tangki danau [m
2
] r
Laju reaksi [g· m
-3
·d
-1
] h
Penampang hidrolik mendalam pada waktu tuntuk persegi [m] = VA Parameter
β,α diperkirakan dari hubungan arus panggung t simulasi langkah waktu [d]
A Konsentrasi biomassa Algal, mg-AL
C Konsentrasi mgL
C
ORDO
Tingkat faktor koreksi Nitrifikasi d
Kedalaman aliran, m F
1
Fraksi serapan nitrogen alga dari kolam amonia F
L
Keterbatasan faktor pertumbuhan Alga untuk cahaya F
N
Keterbatasan faktor pertumbuhan Algal untuk nitrogen F
P
Keterbatasan faktor pertumbuhan Alga untuk fosfor I
Permukaan intensitas cahaya, Calm2-hr K
1
Direksi laju deoksigenasi konstan, lhari K
2
laju reaerasi konstan, 1hari K
3
Tingkat kehilangan Direksi karena menetap, 1hari K
4
Pengambilan oksigen Benthic, mg-Om2-hari K
5
Tingkat Koliform, 1hari K
6
Koefisien berdasarkan peluruhan non-konservatif, 1hari K
L
Koefisien Setengah saturasi untuk cahaya, Calm2-hr
Universitas Sumatera Utara
K
N
Koefisien Setengah saturasi konstan Menten Michaelis untuk nitrogen, mg-N L
K
NITRF
Koefisien orde pertama penghambatan nitrifikasi, mg L K
P
Setengah-konstanta jenuh Menten Michaelis untuk fosfor, mg-P L L
Konsentrasi BOD karbonan akhir, mg L N
1
Konsentrasi Amonia nitrogen, mg-N L N
2
Konsentrasi Nitrit nitrogen, mg-N L N
3
Konsentrasi Nitrat nitrogen , mg-N L N
4
Konsentrasi nitrogen organik, mg-N L N
e
Konsentrasi lokal yang efektif dari nitrogen anorganik yang tersedia, mg- N L
O Konsentrasi saturasi oksigen terlarut pada suhu setempat dan tekanan, mg
L O
Konsentrasi oksigen terlarut, mg L P
2
Konsentrasi lokal fosfor terlarut, mg-P L P
N
Pilihan faktor nitrogen amonia P
wv
Tekanan parsial uap air, atm Q
Tingkat aliran m
3
s t
Waktu,hari T
Suhu, K V
Volume air di setiap pembagian CSTR , m
3
α Konversi faktor, rasio klorofil-A ke biomassa alga, ug-CHL a mg-A
α
1
Fraksi nitrogen dari biomassa alga, mg-Nmg-A α
2
Fraksi fosfor dari biomassa alga, mg-Pmg-A α
3
Produksi O
2
per unit dari pertumbuhan ganggang, mg-Omg-A α
4
Penyerapan O
2
per unit pernapasan ganggang, mg-Omg-A α
5
Serapan O
2
per unit dari oksidasi NH
3
, mg-Omg-N α
6`
Serapan O
2
per unit dari oksidasi NO
2
, mg-Omg-N β
1
Tingkat konstan untuk oksidasi biologis NH
3
ke NO
2
, 1hari
Universitas Sumatera Utara
β
2
Tingkat konstan untuk oksidasi biologis NO
2
ke NO
3
, 1hari β
3
Tingkat konstan untuk hidrolisis N organik menjadi amonia, 1hari β
4
Tingkatkonstan untuk pembusukan organik-P sampai terlarut-P, 1hari Tingkat
σ
1
Tingkat menetap ganggang, m hari σ
2
Laju sumber benthos untuk fosfor terlarut, mg-Pm2-day σ
3
Laju sumber benthos untuk nitrogen amonia, mg-Om2-day σ
4
Tingkat nitrogen Organik menetap, 1hari σ
5
Tingkat fosfor Organik menetap, 1hari σ
6
Berdasarkan tingkat menetap non-konservatif, 1hari σ
7
Tingkat sumber Benthal berdasarkan tingkat pengendapan non- konservatif,
mg-ANCm
2
-day λ
Koefisien kepunahan Cahaya, m
−1
σ Bagian dari non -alga dalam koefisien kepunahan cahaya, m
−1
σ
1
Koefisien linear alga yang membuat bayangannya sendiri , m
−1
ug- ChlaL
−1
σ
2
Koefisien linear non-alga yang membuat bayangannya sendiri, m
−1
ug- ChlaL
−23
ρ Tingkat lokal respirasi alga, 1hari
μ Tingkat laju pertumbuhan spesifik dari ganggang, 1hari
μ
max
Tingkat maksimum laju pertumbuhan alga, 1hari
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4. Hasil simulasi untuk Total DO Defisit, Carbon BOD dan Nitro BOD
J a
r
Konsentrasi
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
