2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Ekosistem Estuaria

Estuaria adalah ekosistem perairan semi tertutup yang berhubungan bebas

dengan laut dan masih mendapat pengaruh air tawar dari sungai sehingga air laut

dengan salinitas tinggi dapat bercampur dengan air tawar. Perairan ini juga masih

mendapat pengaruh dari pasang dan surut. Kombinasi pengaruh air laut dan air tawar

tersebut akan menghasilkan suatu komunitas yang khas, karena kondisi lingkungan

yang bervariasi, antara lain : 1) tempat bertemunya arus sungai dengan arus pasang dari

laut, yang berlawanan menjadikan pola sedimentasi, pencampuran air, dan ciri-ciri

fisika lainnya, serta membawa pengaruh besar pada biotanya . 2). Pencampuran kedua

macam air tersebut menghasilkan sifat fisika lingkungan khusus yang tidak sama

dengan sifat air sungai maupun sifat air laut. 3). Perubahan yang terjadi akibat adanya

pasang surut mengharuskan komunitas mengadakan penyesuaian secara fisiologis

dengan lingkungan sekelilingnya. 4) Tingkat kadar garam di daerah estuaria tergantung

pada pasangsurut air laut, banyaknya aliran air tawar dan arus-arus lain, serta topografi

daerah estuaria tersebut (Wolanski, 2007).

Estuaria merupakan suatu habitat yang bersifat unik karena merupakan tempat

pertemuan antara perairan laut dan perairan darat. Adanya aliran air tawar yang terus

menerus dari hulu sungai dan adanya proses gerakan air akibat arus pasang surut yang

mengangkat mineral-mineral, bahan organik dan sedimen merupakan bahan dasar yang

dapat menunjang produktifitas perairan di wilayah estuaria yang melebihi produktifitas

laut lepas dan perairan air tawar. Hal ini mengakibatkan estuaria mempunyai peran

ekologis penting karena : sebagai sumber zat hara dan bahan organik yang diangkut

lewat sirkulasi pasang surut (tidal circulation), penyedia habitat bagi sejumlah spesies

hewan yang bergantung pada estuaria sebagai tempat berlindung dan tempat mencari

makanan (feeding ground) dan sebagai tempat untuk bereproduksi dan/atau tempat

tumbuh besar (nursery ground) terutama bagi sejumlah spesies ikan dan udang.

Perairan estuaria secara umum dimanfaatkan manusia untuk tempat pemukiman,

tempat penangkapan dan budidaya sumberdaya ikan, jalur transportasi, pelabuhan dan

kawasan industri (Bengen, 2004).

12

Estuaria sering mendapat tekanan ekologis berupa pencemar yang bersumber

dari aktifitas manusia, yang menjadi ancaman serius terhadap kelestarian perikanan

laut. Menurut Dahuri (1996) akumulasi limbah yang terjadi di wilayah pesisir,

terutama diakibatkan oleh tingginya kepadatan populasi penduduk dan aktifitas

industri. Aktifitas pemanfaatan wilayah pesisir seringkali saling tumpang tindih,

sehingga tidak jarang pemanfaatan potensi sumberdayanya menurun dan rusak. Hal ini

karena aktifitas-aktifitas yang dilakukan baik secara langsung maupun tidak langsung

dapat mengubah tatanan lingkungan di wilayah pesisir sehingga mempengaruhi

kehidupan organisme di wilayah pesisir. Sebagai contoh, adanya limbah buangan baik

dari pemukiman maupun aktifitas industri, walaupun limbah ini mungkin tidak

mempengaruhi tumbuhan atau hewan utama penyusun ekosistem pesisir yang bertahan,

namun kemungkinan akan mempengaruhi biota penyusun lainnya yang sensitif. Logam

berat, misalnya mungkin tidak berpengaruh terhadap kehidupan tumbuhan bakau

(mangrove), tetapi sangat berbahaya bagi kehidupan ikan dan udang-udangnya

(krustasea) yang hidup di hutan tersebut (Bryan, 1976).

Selain dari itu penggundulan hutan juga akan menyebabkan bertambahnya

aliran air permukaan dari daratan dimana akan menambah sedimentasi di sungai-sungai

dan akhirnya mengakibatkan pendangkalan estuaria/perairan pantai. Pendalaman

estuaria karena pengerukan akan menambah volume estuaria dan pembukaan

(reklamasi) daerah pasang surut akan mengurangi aliran pasut, mengubah proses

pencampuran dan pola sirkulasi serta mengurangi waktu kuras estuaria. Dengan

berkurangnya waktu kuras estuaria, maka sirkulasi di estuaria tidak dapat

menanggulangi dan mengatur pencemar dalam jumlah besar.

Kerusakan ekosistem estuaria tentunya akan menurunkankan peranan ekologi

ekosistem estuaria. Bengen (2004) mengemukakan peran ekologi ekosistem estuaria

diantaranya:

1. Sebagai sumber zat hara dan bahan organik yang diangkut lewat sirkulasi pasang

surut (tidal circulation),

2. Penyedia habitat bagi sejumlah spesies hewan yang bergantung pada estuaria

sebagai tempat berlindung dan tempat mencari makanan (feeding ground) dan

13

sebagai tempat untuk bereproduksi dan/atau tempat tumbuh besar (nursery ground)

terutama bagi sejumlah spesies ikan dan udang.

3. Perairan estuaria secara umum dimanfaatkan manusia untuk tempat pemukiman.

4. Tempat penangkapan dan budidaya sumberdaya ikan,

5. Jalur transportasi, pelabuhan dan kawasan industri.

2.2. Kualitas Perairan

Kualitas air merupakan sifat air dan kandungan mahluk hidup, zat, energi atau

komponen lain di dalam air. Kualitas air dinyatakan dengan beberapa parameter fisika

(suhu, kekeruhan, padatan tersuspensi, dan sebagainya), parameter kimia (pH, oksigen

terlarut, BOD, kadar logam, dan sebagainya), dan parameter biologi (keberadaan dan

kelimpahan makrozoobentos, plankton, bakteri, dan sebagainya).

Ada 3 hal penting dalam mempelajari manajemen kualitas air yaitu : 1) observasi,

2) analisa teori dan 3) model numerik. Observasi adalah satu-satunya cara yang

digunakan untuk dapat mengetahui karakteristik nyata dari suatu ekosistem dan

merupakan dasar dari analisa suatu teori dan model numerik (Gang Ji, 2007). Setelah

melakukan observasi di lapangan dengan analisa teori, maka model numerik akan

membantu memahami hidrodinamika dan proses-proses kualitas air dan hasilnya dapat

dimanfaatkan untuk mengambil suatu keputusan.

Parameter kunci dalam penentuan kualitas air dan hidrodinamika air pada suatu

perairan adalah : 1) Temperatur, 2) salinitas, 3) Arus, 4) Sedimen, 4) Bakteri, 5) Bahan

beracun, 6) DO, 6) Alga dan 7) Nutrient (Gang Ji, 2007).

2.2.1. Parameter Fisika

2.2.1.1. Suhu.

Suhu suatu badan air dipengaruhi oleh musim, lintang, ketinggian dari permukaan

laut, sirkulasi udara, penutupan awan, dan aliran serta kedalaman dari badan air.

Perubahan suhu berpengaruh terhadap proses fisika, kimia, dan biologi di badan air.

Peningkatan suhu mengakibatkan peningkatan viskositas, reaksi kimia, evaporasi dan

volatilisasi. Selain itu, peningkatan suhu air juga mengakibatkan penurunan kelarutan

gas dalam air seperti O2, CO2, N2, dan CH4 (Haslam, 1995 dalam Effendi, 2003). Suhu

14

air merupakan parameter penting dalam menentukan kondisi badan air karena

berpengaruh terhadap pertumbuhan dari tumbuhan dan hewan, reproduksi dan

migrasinya (Gang Ji, 2007).

Suhu air di daerah estuaria biasanya memperlihatkan fluktuasi annual dan

diurnal yang lebih besar daripada laut, terutama apabila estuaria tersebut dangkal dan

air yang datang (pada saat pasang-naik) ke perairan estuaria tersebut kontak dengan

daerah yang substratnya terekspos (Kinne, 1964). Parameter ini sangat spesifik di

perairan estuaria. Ketika air tawar masuk estuaria dan bercampur dengan air laut,

terjadi perubahan suhu. Akibatnya, suhu perairan estuaria lebih rendah di musim dingin

dan lebih tinggi di musim panas daripada suhu air laut didekatnya. Skala waktu

perubahan suhu ini menarik karena dapat dilihat dengan perubahan pasang surut,

dimana suatu titik tertentu di estuaria akan memperlihatkan variasi suhu yang besar

sebagai fungsi dari perbedaan antara suhu air laut dan air sungai. Kenaikan suhu di atas

kisaran toleransi organisme dapat meningkatkan laju metabolisme, seperti

pertumbuhan, reproduksi dan aktifitas organisme. Kenaikan laju metabolisme dan

aktifitas ini berbeda untuk spesies, proses dan level atau kisaran suhu.

2.2.1.2. Gelombang.

Gelombang merupakan gerakan naik turunnya muka air laut yang dibarengi

perpindahan partikel air dipermukaan sehingga mempengaruhi kondisi fisik suatu

perairan. Pada umumya gelombang dibangkitkan oleh angin yang bertiup di atas

permukaan air laut. Sifat –sifat gelombang dipengaruhi oleh tiga bentuk angin, yaitu :

1. Kecepatan angin : umumnya makin kencang angin yang bertiup, maka makin

besar gelombang yang akan terbentuk dan gelombang ini mempunyai kecepatan

yang tinggi dan panjang gelombang yang besar.

2. Waktu dimana angin sedang bertiup. Tinggi, kecepatan dan panjang gelombang

seluruhnya cenderung untuk meningkat sesuai dengan meningkatnya waktu pada

saat angin pembangkit gelombang mulai bertiup.

3. Jarak tanpa rintangan dimana angin sedang bertiup (dikenal dengan fetch).

Gelombang yang terbentuk di danau fetchnya kecil, biasanya mempunyai

gelombang hanya beberapa centimeter, sedangkan yang dilautan bebas

15

kemungkinan fetchnya lebih besar sehingga mempunyai panjang gelombang

sampai beberapa ratus meter.

2.2.1.3. Arus

Sirkulasi air merupakan mekanisme utama yang menyebabkan terjadinya proses

percampuran di estuaria. Sirkulasi air merupakan fenomena yang kompleks

dipengaruhi oleh angin di atmosfer dan perbedaan panas di lautan. Di estuaria sirkulasi

air umumnya dipengaruhi oleh aliran air tawar yang bersumber dari badan sungai,

pasang surut, hujan dan peguapan, angin dan peristiwa upwelling di pantai

(Mukhtasor, 2007; Wolanski, 2007).

Arus pasang surut yang terjadi di estuaria berperan penting sebagai pengangkut

zat hara dan polutan, mengencerkan dan membawa polutan sampai ke laut.

2.2.1.4. Padatan Tersuspensi (TSS)

Padatan tersuspensi total (total suspended solid) adalah bahan-bahan tersuspensi

(diameter >1 m) yang tertahan pada saringan millipore dengan diameter pori 0,45 m.

TSS terdiri atas lumpur dan pasir halus serta jasad-jasad renik, yang terutama

disebabkan oleh kikisan tanah atau erosi tanah yang terbawa ke badan air (Effendi,

2003).

Masuknya padatan tersuspensi ke dalam perairan dapat menimbulkan

kekeruhan air. Hal ini menyebabkan menurunnya laju fotosintesis fitoplankton,

sehingga produktivitas primer perairan menurun, yang akhirnya mengganggu

keseluruhan rantai makanan. Beberapa penelitian terdahulu menunjukkan nilai TSS di

Estuaria Tallo cukup bervariasi namun secara umum telah melebihi baku mutu yang

ditetapkan oleh pemerintah yaitu 80 mg/l (Bapedalda, 2006; Bapedalda 2008;

Widyasari, 2007)

Penentuan padatan tersuspensi sangat berguna dalam analisis perairan tercemar

dan buangan serta dapat digunakan untuk mengevaluasi kekuatan air, buangan

domestik, maupun menentukan efisiensi unit pengolahan. Padatan tersuspensi

mempengaruhi kekeruhan dan kecerahan air. Oleh karena itu pengendapan dan

pembusukan bahan-bahan organik dapat mengurangi nilai guna perairan.

16

2.2.2. Parameter Kimia

2.2.2.1. Salinitas

Salinitas perairan menggambarkan kandungan garam dalam suatu perairan.

Garam yang dimaksud adalah berbagai ion yang terlarut dalam air termasuk garam

dapur (NaCl). Pada umumnya salinitas disebabkan oleh 7 ion utama yaitu : natrium

(Na), kalium (K), kalsium (Ca), magnesium (Mg), klorit (Cl), sulfat (SO4) dan

bikarbonat (HCO3). Salinitas dinyatakan dalam satuan gram/kg atau permil (o/oo

Fluktuasi salinitas adalah merupakan kondisi umum dari daerah estuaria. Secara

defenitif, suatu gradien salinitas akan tampak pada saat tertentu, tetapi pola gradien

bervariasi, bergantung pada musim, topografi estuaria, pasang-surut dan jumlah air

tawar misalnya estuaria Sungai Donan salinitasnya 26,8-32,1

)

(Effendi, 2003).

o/oo, dan Estuaria Percut

Sei Tuan kisaran salinitasnya 0,50-10 o/oo

Proses pergerakan massa air laut dan air tawar menyebabkan terjadinya

stratifikasi yang menjadi dasar terjadinya klasifikasi estuaria berdasarkan salinitas.

Gross (1987), mengklasifikasi estuariaa berdasarkan struktur salinitas yaitu :

(Soedradjad, 2003; Mutiah, 2007).

1. Estuariaa berstratifikasi sempurna atau estuariaa baji garam (salt wedge

estuary); jika aliran lebih besar daripada pasang surut sehingga mendominasi

sirkulasi estuariaa.

2. Estuariaa berstratifikasi sebagian atau parsial (moderately stratified estuary) ;

jika aliran sungai berkurang, dan arus pasang surut lebih dominan maka akan

terjadi percampuran antara sebagian lapisan massa air.

3. Estuariaa campuran sempurna atau estuariaa homogeny vertical (well-mixed

estuariaes), jika aliran sungai kecil atau tidak sama sekali, dan arus serta pasang

surut besar, maka perairan menjadi tercampur hampir keseluruhan dari atas

sampai dasar .

Variasi salinitas di daerah estuaria menentukan kehidupan organism laut/payau.

Hewan-hewan yang hidup di perairan payau (salinitas 0,5-30 o/oo ), hipersaline

(salinitas 40-80 o/oo ) atau air garam (salinitas >80 o/oo ), biasanya mempunyai toleransi

terhadap kisaran salinitas yang lebih besar dibandingkan dengan organisme yang hidup

di air laut atau air tawar.

17

2.2.2.2. Derajat Keasaman (pH)

Nilai derajat keasaman (pH) suatu perairan mencirikan keseimbangan antara

asam dan basa dalam air dan merupakan pengukuran konsentrasi ion hidrogen dalam

larutan (Saeni, 1989). Effendi (2003) menyatakan bahwa derajat keasaman merupakan

gambaran jumlah atau aktivitas ion hydrogen dalam perairan. Secara umum nilai pH

menggambarkan seberapa besar tingkat keasaman atau kebasaan suatu perairan.

Perairan dengan nilai pH = 7 adalah netral, pH < 7 dikatakan kondisi perairan bersifat

asam, sedangkan pH > 7 dikatakan kondisi perairan bersifat basa . Nilai pH di Sungai

Tallo berada pada kisaran 6-8 (Bapedalda 2008; Widyasari 2007; Balai Besar K3

2010). Masuknya limbah indutri dan rumah tangga ke perairan akan mempengaruhi

derajat keasaman ekosistem estuaria. Kebasaan perairan meningkat akibat adanya

karbonat, bikarbonat dan hidroksida. Adanya asam mineral bebas dan asam karbonat

menyebabkan tingkat keasaman perairan (Mahida, 1993)

Sebagian besar biota akuatik sensitif terhadap perubahan pH dan menyukai nilai

pH sekitar 7-8,5 (Effendi, 2003). Nilai pH juga dapat mempengaruhi spesiasi senyawa

kimia dan toksisitas dari unsur-unsur renik yang terdapat di perairan, sebagai contoh

H2S yang bersifat toksik banyak ditemui di perairan tercemar dan perairan dengan nilai

pH rendah. Selain itu, pH juga mempengaruhi nilai BOD5

, fosfat, nitrogen dan nutrien

lainnya (Dojildo and Best, 1992).

2.2.2.3. Oksigen Terlarut (DO)

Oksigen terlarut adalah gas oksigen yang terlarut dalam air. Oksigen terlarut

dalam perairan merupakan faktor penting sebagai pengatur metabolism tubuh

organisme untuk tumbuh dan berkembang biak. Sumber utama oksigen dalam air laut

adalah dari udara melalui proses difusi dan hasil proses fotosintesis fitoplankton pada

siang hari. Faktor-faktor yang menurunkan kadar oksigen dalam air laut adalah

kenaikan suhu, respirasi (khususnya malam hari), adanya lapisan minyak di atas

permukaan laut dan masuknya limbah organik yang mudah terurai ke lingkungan laut.

Air dikategorikan sebagai air terpolusi jika konsentrasi oksigen terlarut

menurun di bawah batas yang dibutuhkan untuk kehidupan biota. Penyebab utama

18

berkurangnya kadar oksigen terlarut dalam suatu perairan adalah adanya bakteri aerob

dari bahan-bahan buangan yang mengkonsumsi oksigen (Fardiaz, 1992).

Kandungan oksigen terlarut dapat dijadikan indikator kualitas air sebagaimana

diuraikan pada Tabel 2.

Sedangkan menurut baku mutu air laut yang ditetapkan oleh pemerintah tahun

2004 kandungan oksigen terlarut yang yang sesuai untuk kehidupan biota perairan

adalah >5 mg/l.

Tabel 2. Kriteria Pencemaran Perairan berdasarkan Kandungan Oksigen Telarut

Kandungan Oksigen Terlarut (ppm)

Kriteria Kualitas Air

- 8 – 9

- 6,7 – 7,9

- 4,5 – 6,6

- <4,5

Baik

Agak tercemar

Tercemar Sedang

Tercemar Berat

Sumber: Dojlido dan Best (1993).

2.2.2.4. Nitrat

Nitrat (NO3

) adalah bentuk nitrogen utama di perairan alami. Nitrat merupakan

salah satu nutrien senyawa yang penting dalam sintesa protein hewan dan tumbuhan.

Konsentrasi nitrat yang tinggi di perairan dapat menstimulasi pertumbuhan dan

perkembangan organisme perairan apabila didukung oleh ketersediaan nutrient (Alaerst

dan Sartika, 1987). Konsentrasi ammonia untuk keperluan budidaya laut adalah 0,3

mg/l (KLH, 2004). Sedangkan untuk nitrat adalah berkisar antara 0,9 – 3,2 mg/l (KLH,

2004; DKP, 2002).

2.2.3. Parameter biologi

Pemantauan kualitas perairan selalu menggunakan kombinasi komponen fisika,

kimia dan biologi. Penggunaan salah satu komponen saja sering tidak dapat

menggambarkan keadaan yang sebenarnya. Sastrawijaya (1991) menyatakan bahwa

19

penggunaan komponen fisika dan kimia saja hanya akan memberikan gambaran

kualitas lingkungan sesaat dan cenderung memberikan hasil dengan penafsiran dan

kisaran yang luas. Oleh sebab itu penggunaan komponen biologi juga sangat diperlukan

karena fungsinya yang dapat mengantisipasi perubahan pada lingkungan kualitas

perairan.

Parameter biologi yang digunakan dalam kualitas air adalah makrozoobentos.

Makrozoobentos memiliki peranan dalam ekosistem perairan, yaitu berperan dalam

proses mineralisasi dan pendaurulangan bahan organik serta menduduki beberapa

posisi penting dalam rantai makanan. (Lind, 1979). Selain itu, sifat makrozoobentos

yang hidup menetap atau bergerak lambat, sehingga jika ada bahan pencemar

memasuki suatu perairan, maka hewan itu yang paling merasakan dampaknya.

Perubahan pada struktur komunitas tersebut dapat menggambarkan proses yang terjadi

dalam suatu lingkungan perairan.

Untuk mengetahui tingkat pencemaran suatu perairan digunakan indeks

keragaman makrozoobentos. Perubahan pada struktur komunitas makrozoobentos

ditandai dengan perubahan pada indeks keragamannya. Odum (1993) mengemukakan

indeks keragaman komunitas 0,60-0,80 adalah standar untuk ekosistem yang tidak

menerima masukan bahan organik dan anorganik yang tinggi.

2.2.4. Sedimen

Sedimen adalah kerak bumi yang ditransportasikan melalui proses hidrologi

dari satu tempat ke tempat lainnya, baik secara vertikal maupun horizontal (Friedman

dan Sanders, 1978). Menurut Barnes (1986) sedimen terdiri atas dua kelompok, yaitu

sediment of inlet dan pyroclastic sediment. Sediment of inlets berasal dari limpasan air

sungai, jenis sedimen ini banyak mempengaruhi proses pembentukan pinggir pantai di

sekitar muara sungai. Pyroclastic sediment berasal dari daratan (angin atau drainase)

atau penguraian bahan organik. Kebanyakan estuaria didominasi oleh substrat

berlumpur, yang seringkali sangat lunak. Substrat ini berasal dari sedimen yang dibawa

ke dalam estuaria baik oleh air laut maupun air tawar.

Pengendapan partikel juga bergantung pada arus dan ukuran partikel. Partikel

yang lebih besar mengendap lebih cepat daripada partikel yang lebih kecil dan arus

20

yang kuat mempertahankan partikel dalam suspensi lebih lama dari arus yang lemah.

Oleh karena itu substrat pada tempat yang arusnya kuat cenderung bersubstrat kasar

(pasir atau kerikil) karena hanya partikel berukuran besar yang akan mengendap. Jadi,

baik air tawar maupun air laut mempunyai tendensi pertama kali melepas sedimen yang

kasar, air laut melepasnya pada mulut estuaria, sedangkan air tawar akan melepasnya

pada bagian hulu estuaria atau bahkan pada sungai itu sendiri. Dengan demikian,

daerah tempat pencampuran didominasi oleh endapan halus (lumpur), sebagai akibat

berkurangnya gerakan air dan pada penggumpalan karena penggumpalan karena

percampuran kedua massa air. Di antara partikel yang mengendap di estuaria

kebanyakan bersifat organik. Akibatnya substrat ini sangat kaya akan bahan organik.

Bahan inilah yang menjadi cadangan makanan yang besar bagi organisme yang hidup

di estuaria. Besarnya luas permukaan relatif terhadap volume partikel yang sangat kecil

berarti tersedia daerah yang sangat luas untuk pertumbuhan bakteri.

Daerah estuaria yang memiliki arus yang kuat, umumnya memiliki substrat

berpasir. Hal ini terjadi akibat pengaruh arus sehingga partikel-partikel yang berukuran

besar akan mengendap lebih cepat, sedangkan partikel yang berukuran lebih kecil akan

lama dipertahankan dalam suspensi dan terbawa ke suatu tempat mengikuti pengaruh

arus dan gelombang. Endapan lumpur banyak mengendap di pantai, terutama jika air

laut terdorong ke luar estuaria karena aliran air tawar yang besar. Pembentukan

endapan juga mendapat pengaruh dari laut, karena pada air laut juga banyak terdapat

parikel tersuspensi. Ketika partikel tersuspensi yang dibawa oleh sungai bercampur

dengan air laut, kehadiran ion-ion dalam air laut akan menyebabkan lmpur

menggumpal dan membentuk partikel yang lebih besar melalui proses konglomerasi

(Nybakken, 1988).

Senyawa-senyawa kimia di sedimen dipengaruhi oleh faktor lingkungan

Kondisi utama lingkungan yang merubah komposisi senyawa di sedimen antara lain

pH, redoks potensial, interstitial water (IW), bahan-bahan alami yang berasal dari

sistem itu sendiri (autothonous inputs), dan kegiatan yang dilakukan oleh hewan-hewan

akuatik (Chester 1990; Mllero dan Sohn 1992). Faktor lain yg mmperngaruhi adalah

produktifitas primer dan sekunder perairan (allochthonous inputs), limbah yg berasal

dari manusia (antrophogenic input dan kondisi hidrologi (hydrologic variables).

21

Karakteristik sedimen akan mempengaruhi morfologi, fungsional, tingkah laku

serta nutrien hewan benthos. Hewan benthos seperti bivalva dan gastropoda beradaptasi

sesuai dengan tipe substratnya. Adaptasi terhadap substrat ini akan menentukan

morfologi, cara makan dan adaptasi fisiologis organisme terhadap suhu, salinitas serta

faktor kimia lainnya (Razak, 2002). Disamping tipe substrat, ukuran partikel sedimen

juga berperan penting dalam menentukan jenis benthos laut (Levinton, 1982). Partikel

sedimen mempunyai ukuran yang bervariasi, mulai dari yang kasar sampai halus.

Menurut Buchanan (1984) berdasarkan skala Wenworth sedimen di klasifikasikan

berdasarkan ukuran partikelnya (Tabel 3).

Tabel 3. Klasifikasi partikel sedimen menurut skala Wenworth (Buchanan, 1984)

No Partikel mm µm 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

Boulder (batuan) Cobble (batuan bulat) Pebble (batu kerikil) Granule (butiran) Very coarse sand (pasir sangat kasar) Coarse sand (pasir kasar) Medium sand (pasir sedang) Fine sand (pasir halus) Very fine sand (pasir sangat halus) Silt (Lumpur) Clay (liat)

> 256 64-256 4,0-64 2,0-4,0 1,0-2,0 0,5-1,0 0,25-0,5

0,125-0,25 0,0625-0,125 0,0039-0,0625

< 0,0039

> 256x103 64x103-256x103

4000-64000 2000-4000 1000-2000 500-1000 250-500 125-250 62,5-125 3,9-62,5

< 3,9

2.3. Model Kualitas Air di Estuaria

Kondisi wilayah estuaria berbeda dari kondisi wilayah sungai dan danau baik

dari segi hidrodinamika, proses kimia maupun dari segi biologi. Jika dibandingkan

dengan sungai dan danau estuaria memiliki karakteristik yang unik antara lain :

1. Di estuaria pasang surut sebagai penggerak utama

2. Salinitas bervariasi yang ditentukan oleh proses hidrodinamika kualitas

perairan

22

3. Terdapat dua aliran yaitu aliran permukaan dari laut, dan aliran pada lapisan

air bagian bawah yang berasal dari daratan dan seringkali membawa polutan

4. Kondisi syarat batas yang diperlukan dalam model numerik.

Faktor utama yang menentukan proses transport di estuaria adalah pasang surut dan

aliran air tawar dari sungai. Untuk muara sungai yang besar kecepatan angin juga

berpengaruh signifikan terhadap proses transport tersebut. Kebanyakan estuaria yang

panjang dan sempit dianggap sebagai satu saluran. Sungai sebagai sumber utama air

tawar dan pada saat kondisi pasang membawa air asin dari laut (Gambar 2).

Gambar 2. Sistem Aliran Air di Estuaria

Pendekatan model untuk menggambarkan kondisi suatu bahan polutan di

perairan estuaria membutuhkan keterkaitan antara beberapa faktor fisika, kimia dan

proses biologi. Aliran air dan persamaan angkutan polutan di estuaria sebenarnya

merupakan suatu yang sangat kompleks, karena terjadinya percampuran antara air

tawar (berasal dari sungai) dan air asin (yang berasal dari laut) (Cahyono, 1993). Hal

ini menjadi semakin kompleks dalam system hidrodinamik dimana terjadi proses-

proses pertukaran antara air-sedimen, proses perubahan senyawa kimia antara air tawar

dengan air laut dan proses biologi lainnya.

Beberapa fenomena fisika-kimia yang penting untuk suatu senyawa atau

polutan di badan air dan sedimen yang perlu diperhatikan adalah sebagai berikut :

1. Sorpsi dan desorpsi antara larutan dan bentuk partikel dalam kolom air dan

sedimen

2. Mekanisme pengendapan dan resuspensi partikulat antara sedimen dan

badan air

3. Pertukaran difusi antara sedimen dan air kolum

Muara

Estua

ria

Pe

sisir P

antai

Pesis

ir Pan

tai

Air tawar Sungai

Sungai pasang surut Air tawar/payau

Estuaria Air garam

23

4. Kehilangan bahan kimia akibat biodegradasi, volatilasi, photolysis dan

reaksi dengan bahan kimia lain serta reaksi biokimia

5. Transport bahan pencemar akibat mekanisme dispersi dan adveksi

6. Pengendapan dan kehilangan bahan kimia ke sedimen lapisan dalam

(Gambar 3)

Faktor-faktor tersebut diatas adalah merupakan hal yang saling berkaitan dalam

mendesain suatu model polutan dalam suatu perairan, hal lain yang juga dapat

membantu suatu penyederhanaan suatu model adalah menganggap bahwa estuaria

ditinjau dalam keadaan steady state, luas, aliran dan reaksi-reaksi yang terjadi adalah

konstan dan seimbang.

Gambar 3. Skema perilaku bahan pencemar pada badan air (Modifikasi ; Thomann, 1987)

Gang Ji (2008), mengemukakan bahwa faktor utama yang mengontrol proses

hidrodinamika di estuaria adalah : 1) pasang surut, 2) input air tawar, 3) angin yang

Input polutan

desorpsi

sorpsi

Pertukaran scr difusi

resuspensi mengendap

Polutan dlm btk partikel

Polutan dlm btk terlarut

Polutan partikel sedimen

Polutan terlarut dlm air intrstisial

sorpsi biodegradasi

desorpsi biodegradasi

Biodegradasi Photolisis

sedimentasi

Input polutan

Biodegradasi Photolisis Volatilzation

24

berkaitan dengan proses evaporasi dan presipitasi serta pertukaran dengan atmosfer, 4)

bentuk geometri dan batimetri estuaria.

Pada perairan estuaria dimana terjadi percampuran antara air laut dan air tawar

yang berasal dari sungai akan menghasilkan pelapisan (stratifikasi) dua massa air. Pada

Gambar 4 dapat dilihat gambaran secara umum sirkulasi air di perairan estuaria.

Gambar 4. Skema aliran air di Estuaria (Thomann, 1987)

Berbagai pendekatan model kualitas air di estuaria telah dikembangkan dalam

1D-3D. Hu et al. (2009) melakukan pengembangan model kualitas air –2D di estuaria

Delta Sungai Pearl berdasarkan program sistem model lingkungan ekologi (Row-

column AESOP), model 3D yang dimodifikasi dengan model ECOM dan WASP 5

(Zheng et al., 2004), pengembangan model MIKE 11 (Neto, 2007), pendekatan dengan

metode empiris dan teknik regresi (Worall et al., 1998), pengembangan model 2D

dengan metode euler (Novikof, 2005) dan dengan metode SWAT (Santhi et al.,2005).

2.3.1. Persamaan Pembangun Model

Distribusi kualitas air yang merupakan substansi dalam bentuk larutan dan

partikel dapat diketahui dengan pendekatan model kualitas air.

Beberapa pendekatan model dinamik yang digunakan untuk menggambarkan

kualitas perairan di estuaria mengacu pada DHI (2011).

Pengembangan model 2-D untuk kualitas air berdasarkan persamaan

momentum dan persamaan kontinuitas dengan mempertimbankan kedalaman dimana

h= η + d adalah :

Partikel resuspensi

Partikel pengendapan

Transport vertikal

Garam dasar aliran

Pertukaran

Aliran keluar

Aliran masuk

25

(1)

Selanjutnya persamaan transport 2D dikembangkan dalam Spherical Co-

ordinates dengan skala kuantitas :

(2)

dimana :

, = kecepatan berdasarkan kedalaman rata-rata arah x dan y

t = waktu

= rata-rata kedalaman skala kuantitas

Fc = difusi secara horizontal

Cs = konsentrasi dari sumber

kp = laju decay

S = jarak point source

Pada Spherical Co-ordinates kecepatan arah horizontal sebagai berikut :

(3)

(4)

Dimana :

R = radius pada bumi

λ = bujur

Ø = lintang

Substitusi persamaan (2), (3) dan (4) diperoleh persamaan sebagai berikut :

(5)

Faktor gesekan dasar dinyatakan dalam formula Chezy number (C) dan Manning

number (M)

(6)

26

(7)

dimana:

Cf

g = percepatan grafitasi (m/dt

= koefisien gesekan dasar 2

)

Manning number dapat dihitung berdasarkan dari pajang kekasaran dasar yaitu :

(8)

Secara umum dalam membangun model transport suatu substansi dibutuhkan nilai

decay, dimana nilai ini spesifik untuk masing-masing komponen.

Untuk menghitung laju decay linear digunakan formula :

(9)

Dimana;

C = konsentrasi polutan

k = decay (detik-1

Transpor suatu komponen diperairan tergantung pada arus, dimana pada

estuaria arus yang dominan dibangkitkan oleh pasang surut dan kecepatan angin.

)

Kondisi pasang surut disimulasikan berdasarkan hasil prediksi DHI dan data lapangan.

Kecepatan angin dihitung berdasarkan persamaan empiris :

dimana;

= densitas udara

= koefisien tarikan udara

= (uw,vw) kecepatan angin 10 m diatas permukaan air

27

Interaksi kecepatan gesekan dengan tegangan permukaan dihitung berdasarkan

formula;

(11)

Koefisien tarikan udara merupakan nilai konstan atau tergantung pada kecepatan angin.

Persamaan empiris untuk koefisien tarikan dibangun oleh Wu(1980, 1994) :

(12)

dimana :

ca, cb, wa dan wb

w10 = kecepatan angin 10 m diatas permukaan laut

= faktor empiris

nilai untuk faktor empiris ca = 1,255.10-3, cb = 2,425.10-3, wa = 7 m/dt dan wb

= 25

m/dt.

2.4. Pengelolaan Lingkungan Estuaria

Definsi wilayah pesisir memberikan suatu pengertian bahwa ekosistem pesisir

dan pulau-pulau kecil merupakan ekosistem yang dinamis dan mempunyai kekayaan

habitat yang beragam, serta saling berinteraksi antara habitat tersebut. Selain

mempunyai potensi yang besar, wilayah pesisir juga merupakan ekosistem yang paling

mudah terkena dampak kegiatan manusia. Umumnya kegiatan pembangunan secara

langsung maupun tidak langsung berdampak merugikan terhadap ekosistem pesisir dan

pulau-pulau kecil (Bengen, 2002),

Menurut Dahuri et al. (1996) pengelolaan wilayah pesisir secara terpadu adalah

suatu pendekatan pengelolaan wilayah pesisir yang melibatkan dua atau lebih

ekosistem sumberdaya, dan kegiatan pemanfaatan (pembangunan) secara terpadu

(integrated) guna mencapai pembangunan wilayah pesisir secara berkelanjutan

(sustainable). Dalam konteks ini, keterpaduan (integration) mengandung tiga dimensi

yaitu dimensi sektoral, bidang ilmu dan keterkaitan ekologis. Keterpaduan secara

sektoral berarti bahwa perlu ada koordinasi tugas, wewenang dan tanggungjawab antar

28

sektor atau instansi pemerintah pada tingkat pemerintah tertentu (horizontal

integration); dan antar tingkat pemerintahan dari mulai tingkat desa, kecamatan,

kabupaten, propinsi, sampai tingkat pusat (vertical integration). Keterpaduan sudut

pandang keilmuan mensyaratkan bahwa didalam pengelolaan wilayah pesisir

hendaknya dilaksanakan atas dasar pendekatan interdisiplin ilmu (interdisciplinary

approaches), yang melibatkan bidang ilmu ekonomi, ekologi, teknik, sosiologi, hukum

dan lainnya yang relevan karena wilayah pesisir pada dasarnya terdiri dari system

social dan system alam yang terjalin secara kompleks dan dinamis.

Pengelolaan kawasan pesisir dan lautan juga memerlukan partisipasi pakar-

pakar dari berbagai bidang ilmu (kelautan, ekologi, sosial, ekonomi, hukum, tehnik dan

lain-lain) dengan pendekatan yang berbeda. Pendekatan yang dikembangkan adalah

inter-disciplinary approach. Pendekatan multi-disiplin, merupakan pendekatan dimana

suatu persoalan diinvestigasi dan dianalisis dengan cara membagi kedalam persoalan-

persoalan disiplin dan profesi masing-masing dan pemecahannya secara independen.

Oleh karena itu untuk kepentingan pengelolaan hendaknya didasarkan atas

faktor-faktor yang mempengaruhi pembangunan dan pengelolaan ekosistem pesisir dan

laut beserta segenap sumberdaya yang ada didalamnya, serta tujuan dari pengelolaan

itu sendiri. Jika tujuan pengelolaan adalah untuk mengendalikan atau menurunkan

tingkat pencemaran perairan pesisir yang dipengaruhi oleh aliran sungai, maka batas

wilayah pesisir kearah darat hendaknya mencakup suatu DAS (Daerah Aliran Sungai)

(Bengen, 2002). Kawasan estuaria yang berada di kawasan pesisir tak luput dari

pengembangan dan pembangunan. Dampaknya adalah kerusakan ekosistem estuaria

dan munculnya konflik kepentingan. Oleh karena itu, pengembangan dan pembangunan

diselaraskan dengan kelangsungan ekosistem estuaria.

Untuk menjaga dan memelihara ekosistem dibuat rencana pengelolaan

lingkungan di kawasan pesisir yang bertujuan untuk melindungi kawasan dari

pencemaran limbah permukiman, industri pengolahan ikan, pelabuhan dan lain-lain.

Misalnya, limbah cair dikelola dengan cara pemusatan pengolahan limbah permukiman

atau rumah tangga, sedangkan limbah padat, pengelolaannya dengan pembuangan

secara terbuka (open disposall atau dumping), penimbunan dengan tanah (sanitary

landfill), kompos (composting), dan pembakaran (incenerator).

29

Pengelolaan lingkungan estuaria membutuhkan partisipasi dari penduduk dan

pelaku industri yang banyak menghasilkan berbagai jenis limbah cair yang dapat

menurunkan kualitas air perairan. Semakin bertambahnya jumlah penduduk dan

industri akan mengakibatkan kapasitas asimilasi dari perairan semakin menurun

sehingga terjadi akumulasi limbah yang pada akhirnya juga menurunkan kualitas air di

perairan estuaria.

Menurunya kualitas air di perairan akan menurunkan kualitas dan kuantitas

sumberdaya hayati. Keadaan ini akan berpengaruh terhadap keberlangsungan aktivitas

pembangunan seperti perikanan, pariwisata, pemukiman dan investasi.

Pemerintah daerah mempunyai tanggung jawab untuk mengatasi hal ini ,

sebagai upaya untuk melindungi masyarakat dari dampak menurunnya kualitas perairan

disamping itu partisipasi dari seluruh stakeholder juga sangat diharapkan. Selanjutnya

dalam penentuan arahan kebijakan pemerintah daerah dapat dilakukan dengan metode

Analytical Hierarchy Process (AHP) .

2.4.1. Analytical Hierarchy Process (AHP)

Penggunaan AHP dimaksudkan untuk penelusuran permasalahan secara bertahap

dan membantu pengambilan keputusan dalam memilih strategi terbaik. Variabel yang

dikaji dalam analisis ini adalah faktor pendukung dalam kebijakan, stakeholder yang

terlibat dalam pengelolaan sungai, program pengelolaan sungai serta skenario

pengelolaan yang tepat. Analisis data dilakukan dengan membuat matriks perbandingan

berpasangan yang menggambarkan pengaruh relatif atau pengaruh setiap elemen

terhadap masing-masing tujuan yang setingkat di atasnya. Perbandingan berdasarkan

judgement dari stakeholder dengan menilai tingkat kepentingan satu elemen

dibandingkan dengan elemen lainnya. Untuk mengkuantifikasi data kualitatif

digunakan nilai skala komparasi 1-9 berdasarkan skala Saaty yang tertera pada Tabel

4.

Output dari analisis prioritas kebijakan adalah faktor pendukung dalam

kebijakan, stakeholder yang terlibat dalam pengelolaan lingkungan estuaria/sungai,

program pengelolaan estuaria/sungai serta skenario pengelolaan yang tepat.

30

Langkah-langkah Penyelesaian

1. Matriks pendapat individu

Pada penentuan tingkat kepentingan (bobot) dari elemen-elemen keputusan

di setiap tingkat hirarki keputusan dilakukan dengan judgement melalui komparasi

berpasangan. Nilai yang didapat disusun dalam bentuk matrik individu dan

gabungan yang kemudian diolah untuk mendapatkan peringkat.

Jika C1, C2, …….. Cn merupakan set elemen suatu tingkat keputusan

dalam hirarki, maka kuantifikasi pendapat dari hasil komparasi berpasangan setiap

elemen terhadap elemen lainnya akan membentuk matrik A yang berukuran n x n.

Apabila Ci dibandingkan dengan Cj, maka aij merupakan nilai matriks pendapat

hasil komparasi yang mencerminkan nilai tingkat kepentingan Ci terhadap Cj.

Nilai matriks aij = 1/ a1j, yaitu nilai kebalikan dari nilai matriks aij. Untuk i = j ,

maka nilai matriks aij = aji = 1, karena perbandingan elemen terhadap elemen itu

sendiri adalah 1. Formulasi matriks A yang berukuran n x n dengan elemen C1, C1,

……..

Cn untuk ij = 1, 2, 3, ……n dan ij disajikan pada Gambar 5.

Tabel 4. Skala perbandingan berpasangan

Skala Definisi

1 Kedua elemen sama pentingnya (equally importance) terhadap tujuan

3 Elemen yang satu sedikit lebih penting daripada elemen lainnya (moderately importance)

5 Elemen yang satu lebih penting daripada elemen lainnya (strongly importance)

7 Elemen yang satu jelas lebih penting daripada elemen lainnya (very strongly importance)

9 Elemen yang satu mutlak lebih penting daripada elemen lainnya (extremely importance)

2,4,6,8 Nilai-nilai antara dua nilai pertimbangan yang berdekatan (intermediate value)

1/(1-9) Jika untuk aktivitas i mendapat satu angka jika dibandingkan dengan aktivitas j, maka j mempunyai nilai kebalikannya dibandingkan dengan i

Sumber: Saaty (1991)

31

C C1 C2 .. 3 Cn

C 1 1 a a12 .. 13 a1n

C 1 / a2 1 12 a .. 23 a2n

C 1 / a3 1 / a13 1 23 .. a3n

.. .. .. .. .. ..

C 1 / an 1 / a1n 1 / a2n .. 3n 1

Gambar 5. Hasil transformasi matriks pendapat

2. Penyelesaian dengan Manipulasi Matriks

Matriks pendapat pakar diolah untuk menentukan bobot dari kriteria, yaitu

dengan menentukan nilai eigen dengan prosedur yang diuraikan dalam Marimin

(2005):

- Kuadratkan matriks pendapat.

- Hitung jumlah nilai dari setiap baris, kemudian lakukan normalisasi.

- Lakukan secara berulang (iterasi) dan hentikan proses ini jika perbedaan

antara jumlah dari dua perhitungan berturut-turut lebih kecil dari suatu nilai

batas tertentu.

- Hitung weighted sum vector dengan jalan mengalikan matriks pendapat

dengan matriks eigen.

- Hitung Consistensi Vector (p) dengan menentukan nilai rata-rata dari

weighted sum vector.

- Hitung nilai indeks consistensi dengan rumus :

CI = (p – n) / (n – 1)………………………….(2.8)

- Hitung consistensi Ratio (CR) yang digunakan untuk memeriksa apakah

perbandingan berpasangan telah dilakukan dengan konsekwen atau tidak.

32

Perhitungan rasio konsistensi (CR) dengan rumus:

RICICR = …………………………………………(2.9)

RI : Indeks Acak (Random Index)

Nilai Indeks Acak (RI) bervariasi sesuai dengan orde matriksnya. Untuk lebih

jelasnya, indeks acak untuk orde tertentu dapat dilihat pada Tabel 5.

Nilai rentang CR yang dapat diterima tergantung pada ukuran matriksnya. Jika

nilai CR lebih rendah atau sama dengan nilai tersebut, maka dapat dikatakan bahwa

penilaian dalam matriks cukup dapat diterima atau matriks memiliki konsistensi yang

baik. Sebaliknya jika CR lebih besar dari nilai yang dapat diterima, maka dikatakan

evaluasi dalam matriks kurang konsisten dan karenanya proses AHP perlu diulang

kembali. Nilai rentang penerimaan bagi CR disajikan pada Tabel 6.

Tabel 5. Nilai indeks acak rata-rata berdasarkan orde matriks

Ukuran Matriks

Indeks Konsistensi Acak (RI)

1 0.00 2 0.00 3 0.58 4 0.90 5 1.12 6 1.24 7 1.32 8 1.41 9 1.45 10 1.49

Sumber : Saaty (1991)

Tabel 6. Nilai rentang penerimaan bagi CR

Ukuran Matriks Konsistensi Rasio (CR)

≤ 3 x 3 0.03 4 x 4 0.08 > 4 x 4 0.10

Sumber : Saaty (1991)

33

3. Penggabungan pendapat responden

Matriks pendapat gabungan (G), merupakan susunan matriks baru yang

elemen-elemen matriksnya (gij) berasal dari rata-rata geometrik pada elemen

matriks pendapat individu (aij

) yang resiko konsistensinya (CR) memenuhi

persyaratan. Selanjutnya pada matriks baru dilakukan perhitungan nilai eigen dan

bobotnya.