BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3

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.

Gambar 3.1 Lokasi Sungai Batang Arau

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;

7. Profil Sungai Batang Arau dan Penampang melintang Batang Arau; 8. Peta pengambilan sampel air.

Mulai Studi Literatur

Pengumpulan Data Sekunder: Pengumpulan Data Primer:

1. Data kualitas air sungai (Stream

1. Penentuan lokasi dan titik

Standard) sampling

2. Baku mutu limbah cair

2. Studi Pendahuluan

3. Data jumlah dan jenis industri yang

3. Kualitas air di efluen membuang limbah ke Sungai Batang masing-masing industri

Arau

4. Kualitas air stream

4. Data karakteristik dan debit limbah

standard di sungai Batang

masing-masing industri yang masuk ke Arau

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 Analisis pengaruh Analisis korelasi:

Analisis Deskriptif spasial terhadap

1. Antar parameter Menentukan nilai konsentrasi Nitrogen Mean dan Standar

Amonia, Nitrat, Deviasi dari data

2. Antar parameter

dan Nitrit kualitas air terhadap Nitrogen dengan variasi spasial kondisi lingkungan (pH,

Penyusunan Laporan Selesai

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.

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

Titik Lokasi No. Samplin Deskripsi Sampling g

Titik Referensi (Base line station)

1. R Lubuk Paraku Titik ini terletak di hulu yang merupakan daerah tangkapan awal DAS Batang Arau dan dijadikan sebagai titik referensi. Kondisi perairan masih tergolong alami, belum tersentuh pekerjaan konstruksi, aktivitas masyarakat sekitar masih sedikit dan terletak di kawasan hutan linding Muhammad Hatta. Lokasi titik sampling dapat dilihat pada Gambar 3.3a.

Titik Lokasi No. Samplin Deskripsi Sampling g

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 Titik ini terletak di belakang SMAN 4 Padang. Aliran telah Begalung 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 Aliran pada titik ini telah bergabung dengan aliran dari Padang 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 Titik ini merupakan perwakilan dari titik pencemar yang Cengkeh berasal dari domestik. Pada daerah ini kondisi air paling banyak tercemar oleh limbah yang berasal dari pemukiman penduduk.

9. B1 Lubuk Titik ini merupakan perwakilan dari titik pencemar yang Begalung 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 berasal dari komersil. Pada daerah ini terdapat beberapa

Titik Lokasi No. Samplin Deskripsi Sampling g 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.

(b) Titik Sampling 2 (a) Titik Sampling 1 (c) Titik Sampling 3 (d) Titik Sampling 4 (e) Titik Sampling 5 (f) Titik Sampling 6

(g) Titik Sampling 7 (h) Titik Sampling 8

Gambar 3.3 Kondisi Lokasi Sampling

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.

04.00-

7 Mingg u 12.00-

16.00 1,63 73,74 0,5 36,87 Hujan

6 Sabtu 12.00-

16.00 1,07 48,4 0,13 6,29 Cerah

5 Jumat 12.00-

16.00 1,53 69,22 0,52 35,99 Hujan

4 Kamis 12.00-

Mendun g

16.00 1,35 61,07 0,18 10,99

3 Rabu 12.00-

16.00 1,28 57,91 0,21 12,16 Cerah

2 Selasa 12.00-

08.00 1,15 52,03 0,2 10,41 Cerah

04.00 1,51 68,31 0,21 14,35 Cerah

Tabel 3.2 Hasil Pengukuran Studi Pendahuluan

00.00-

00.00 1,83 82,79 0,45 37,26 Hujan

20.00-

20.00 1,6 72,38 0,42 30,4 Hujan

16.00-

16.00 1,18 53,38 0,19 10,14 Cerah

12.00-

45.24 52,03 0,21 10,93 Cerah

12.00 1,15

1 Senin 08.00-

Kondisi Cuaca

Basa h (m ² ) Kecepata n Aliran (m/s) Debit (m ³ / s)

No Hari Jam Parameter yang diukur Kedalama n (m)

Lebar

Sunga

i (m)

Luas

16.00 1,26 57 0,17 9,69 Cerah

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

Nilai DO Waktu Sampling Kanan Tengah Kiri

08.00-12.00 10,09 5,08 6,26 12.00-16.00 5,47 5,41 5,47 16.00-20.00 9,58 5,71 5,68

Senin/ 27 Jan 2014 20.00-00.00 10 7,56 6,98 00.00-04.00 5,8 7 9,5 04.00-08.00 6,92 6,03 6,34

10 Kanan Tengah

8 Kiri

l) g/

(m O D

ai il N

1.8

2.8

3.8

4.8

5.8

6.8 08.00-12.00 12.00-16.00 16.00-20.00 20.00-00.00 00.00-04.00 04.00-08.00

Waktu Sampling

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.

Tabel 3.4 Konsentrasi DO harian pada sungai Batang Arau

Nilai DO Waktu Sampling 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.

l) g/

Kanan

O D

Tenga

4 h

il N

Kiri

2 Senin Selasa Rabu Kamis Jumat Sabtu Minggu

8 Waktu Sampling

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

08.00-12.00 25,70 25,50 25,30 12.00-16.00 25,60 25,80 25,80 16.00-20.00 24,70 24,30 24,30

Senin/ 27 Jan 2014 20.00-00.00 23,70 23,50 23,70 00.00-04.00 23,90 24,30 24,20 04.00-08.00 24,50 24,70 25,10

Pada grafik terlihat jelas bahwa temperatur tertinggi adalah jam 12.00-16.00 pada

o bagian tengah dan kiri sungai yaitu 25,80

C. Sedangkan temperatur terendah o adalah jam 20.00-00.00 pada bagian tengah yaitu 23,50 C.

28 Temperatur Kanan

27 Temperatur Tengah Temperatur Kiri

26 C

nu Su

08.00-12.00 12.00-16.00 16.00-20.00 20.00-00.00 00.00-04.00 04.00-08.00

12 Waktu Sampling

Gambar 3.8 Perubahan Temperatur selama 24 JamTabel 3.6 akan ditunjukkan perubahan temperatur air sungai Batang Arau selama seminggu yang dilakukan pada rentang pukul 12.00-16.00 WIBTabel 3.6 Perubahan Temperatur Air Sungai Batang Arau dalam Seminggu

Temperatur Waktu Sampling 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

28 Temperatur Kanan Temperatur

27 Tengah Temperatur Kiri

26 C

hu Su

8 Waktu Sampling Senin Selasa Rabu Kamis Jumat Sabtu Minggu

Gambar 3.9 Perubahan Temperatur dalam Seminggu

Pada gambar 3.8 terlihat jelas bahwa temperatur tertinggi adalah pada hari Jumat

o di bagian kiri sungai yaitu 26,50

C. Sedangkan temperatur terendah adalah pada

o hari Kamis di bagian kanan dan kiri sungai yaitu 24,80 C 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

pH Waktu Sampling Kanan Tengah Kiri

08.00-12.00 7,39 7,95 6,96 Senin/ 27 Jan 2014

12.00-16.00 8,47 8,53 7,13 16.00-20.00 8,65 9,04 6,88

20.00-00.00 7,8 8,06 6,73 00.00-04.00 6,62 7,3 6,92 04.00-08.00 7,24 7,15 7,03

10 Kiri

9 Kanan Tenga

8 h

5 08.00-12.00 12.00-16.00 16.00-20.00 20.00-00.00 00.00-04.00 04.00-08.00

0.5

1.5

2.5

3.5

4.5

5.5

6.5 Waktu Sampling

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

Nilai pH Waktu Sampling 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

10 Nilai pH Kanan

9 Nilai pH Tengah Nilai pH Kiri

8 H

p ai il

7 N

8 Senin Selasa Rabu Kamis Jumat Sabtu Minggu

Waktu Sampling

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. .3.4.6 Pengolahan 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);

b. Antar parameter Nitrogen (Amonia, Nitrat, dan Nitrit) terhadap kondisi lingkungan (pH, DO dan Temperatur).

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3