ANALISIS SEBARAN KADAR OKSIGEN (O2) DAN KADAR OKSIGEN TERLARUT (DISSOLVEDOXYGEN) DENGAN MENGGUNAKAN DATA IN SITU DAN CITRA SATELIT LANDSAT 8

(STUDI KASUS: WILAYAH GILI IYANG KABUPATEN SUMENEP)

ROVILA BIN TAHIRNRP 3514201003

DOSEN KONSULTASILalu Muhamad Jaelani, S.T., M.Sc., Ph.D.

P ROGRAM MAGI STER

B I DANG K EAHLI AN T E KNI K G EO MATI KA

J U RUSAN T E KNI K G EOMAT I KA

FAKULTAS T E KNI K S I P I L DA N P E RENCANAAN

I NST I T UT T EKNOLOGI S E PULUH NO PEMBER

S U RABAYA

2 0 1 6

PendahuluanLatar Belakang

Indonesia merupakan Negara kepulauan denganwilayah laut yang lebih luas daripada luasdaratannya.

Gili Iyang merupakan sebuah pulau kecil diantaragugusan pulau-pulau di sebelah timur PulauMadura.

Menurut beberapa hasil penelitian yang telahdilakukan menunjukan bahwa udara yangterdapat di Gili Iyang memiliki kadar oksigencukup tinggi yang mencapai 20 % - 23%. Hal inimenjadi suatu keistimewaan tersendiri bagi GiliIyang dan potensial untuk dijadikan sebagaitujuan wisata kesehatan.

Oksigen diperlukan dalam sel tubuh manusia untuk mengubah glukosa menjadi energi yangdibutuhkan untuk melakukan berbagai aktivitas fisik, penyerapan makanan, membangunkekebalan tubuh, pemulihan kondisi tubuh, dan menghancurkan beberapa racun sisametabolisme. Manusia bisa hidup di udara yang mengandung oksigen sebesar 17 persen pervolume, tetapi ketika konsentrasi kurang dari ini, pernapasan menjadi sulit dan gejala anoksia(kekurangan oksigen) muncul.Selain manusia, hewan, dan tumbuhan yang memerlukan oksigen untuk melangsungkan hidupdi darat, oksigen juga dibutuhkan oleh organisme yang hidup diperairan. Kualitas air yang baiksangat menunjang pertumbuhan organisme perairan, baik hewan maupun tumbuhan. Kualitasair salah satunya dilihat dari segi kimia, dimana unsur kimia dalam air berfungsi sebagaipembawa unsur-unsur hara, mineral, vitamin dan gas-gas terlarut dalam air seperti oksigenterlarut (Dissolved Oxygen).Oksigen terlarut merupakan suatu faktor yang sangat penting di dalam ekosistem perairan,terutama sekali dibutuhkan untuk proses respirasi bagi sebagian besar organisme air. Oksigenterlarut (Dissolved Oksigen) mengancam hewan laut ketika konsentrasi lebih rendah dari 2 mg /L yang didefinisikan sebagai hipoksia.

Kelarutan maksimum oksigen di dalam air terdapat pada suhu sebesar 14,16 mg/L. konsentrasiini akan menurun sejalan dengan meningkatnya suhu air. Dengan peningkatan suhu akanmenyebabkan konsentrasi oksigen akan menurun dan sebaliknya suhu semakin rendah akanmeningkatkan konsentrasi oksigen terlarut semakin tinggi.

Sumber oksigen terlarut dalam perairan dapat diperoleh dari hasil fotosintesis fitoplankton atautumbuhan hijau dan proses difusi dari udara, serta hasil proses kimiawi dari reaksi-reaksioksidasi.

Keberadaan oksigen di perairan biasanya diukur dalam jumlah oksigen terlarut (DissolvedOxygen) yaitu jumlah milligram gas oksigen yang terlarut dalam satu liter air. Pada ekosistemperairan, keberadaan oksigen sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain distribusitemperatur, keberadaan produser autotroph yang mampu melakukan fotosintesis, serta prosesdifusi oksigen dari udara.

Rumusan Masalah1) Bagaimana menganalisis kadar O2 yang terdapat di Gili Iyang?

2) Bagaimana menganalisis kadar oksigen terlarut (DO) yang terdapat di perairan Gili Iyang?

3) Bagaimana hubungan antara kadar oksigen dengan nilai Enhanced Vegetation Index (EVI) diGili Iyang?

4) Bagaimana hubungan antara kadar O2 dengan elavasi di Gili Iyang?

5) Bagaimana hubungan antara kadar oksigen terlarut (DO) dengan sebaran klorofil-a diperairan Gili Iyang?

Tujuan & Manfaat PenelitianTUJUAN DARI PENELITIAN INI ADALAHSEBAGAI BERIKUT:

1) Untuk mengidentifikasi kadar O2 yangterdapat di Gili Iyang.

2) Untuk mengidentifikasi kadar Oksigenterlarut (DO) yang terdapat di perairan GiliIyang.

3) Untuk menganalisis hubungan antara kadarO2 dengan elevasi dan Enhanced VegetationIndex (EVI).

4) Untuk menganalisis hubungan antara kadaroksigen terlarut (DO) dengan sebaran klorofil-a di perairan Gili Iyang.

5) Memetakan sebaran kadar O2 dan kadaroksigen telarut (DO) di wilayah Gili Iyang.

MANFAAT DARI PENELITIAN INI ADALAH:

Manfaat dari penelitian ini adalah untukmemberikan informasi kepada seluruhmasyarakat akan pentingnya oksigen bagiseluruh makhluk hidup, baik yangmelangsungkan hidup di darat maupunperairan. Dengan demikian diharapkanmasyarakat dapat menjaga dan melestarikanlingkungan hidup dengan cara mencegahfaktor-faktor yang dapat menyebabkanterjadinya pencemaran, baik di darat maupundi laut.

Batasan Masalah1) Penelitian ini dilakukan di wilayah Gili Iyang, Kecamatan Dungkek, Kabupaten Sumenep,

Provinsi Jawa Timur.

2) Citra yang digunakan dalam penelitian ini adalah citra hasil perekaman dari satelit Landsat 8tahun 2015.

3) Proses pengambilan data O2 dan oksigen terlarut (DO) dilakukan secara in situ.

4) Metoda yang digunakan dalam menganalisis kadar O2 dan oksigen terlarut (DO) adalahmetoda elektrokimia.

5) Parameter yang digunakan untuk menganalisis kadar O2 dan oksigen terlarut (DO) di wilayahGili Iyang adalah Enhanced Vegetation Index (EVI), elevasi, dan sebaran kolorofil-a.

6) Metode yang digunakan untuk menganalisis hubungan antara kadar oksigen terlarut (DO)dengan klorofil-a adalah dengan menggunakan parameter statistik sederhana yaitu analisakorelasi.

Tinjauan PustakaPengertian Penginderaan Jauh

Penginderaan jauh memiliki pengertian bahwa penginderaan jauh merupakan suatu ilmu dan seniuntuk memperoleh data dan informasi dari suatu objek dipermukaan bumi dengan menggunakan alatyang tidak berhubungan langsung dengan objek yang dikajinya

OksigenOksigen adalah gas tak berbau, tak berasa, dan hanya sedikit larut dalam air. Di alam, oksigen dihasilkanoleh tumbuh-tumbuhan hijau melalui proses fotosintesis. Reaksi fotosintesis secara keseluruhan dapatditulis sebagai berikut:

6 CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

Hubungan Oksigen (O2) Dengan Ketinggian

Secara geografis, dataran tinggi adalah tempat yang memiliki ketinggian lebih dari 500 meter diaatas permukaan laut.

Daerah dataran tinggi memiliki karakteristik lingkungan yang berbeda dengan dataran rendah.Karakteristik tersebut terutama diantaranya adalah kelembaban udara tinggi, tekanan oksigen,suhu rendah, radiasi matahari tinggi, tingginya kecepatan angin, rendahnya nutrisi, dan topografidaerah yang terjal.

Menurut Guyton 1997, membedakan daerah pantai dan pegunungan ditinjau dari suhu udaradan kadar oksigen (O2) yaitu semakin tinggi suatu daerah dari permukaan laut maka kadaroksigennya semakin sedikit.

Digital Elevation Model (DEM)

DEM adalah gambaran digital secara kontinu menurut ruang dari keadaan relief permukaanbumi. Atribut bentuk wilayah/lereng yang dapat diturunkan dari DEM, antara lain: kemiringanlahan, bentuk lereng, aspek lereng, panjang lereng, dan perbedaan ketinggian.

Menurut Tempfli (1991), DEM adalah data digital yang menggambarkan geometri dari bentukpermukaan bumi atau bagiannya yang terdiri dari himpunan titik-titik koordinat hasil samplingdari permukaan dengan algoritma yang mendefinisikan permukaan tersebut menggunakanhimpunan koordinat.

Oksigen TerlarutOksigen terlarut (Dissolved Oxygen) dibutuhkan oleh semua jasad hidup untuk pernapasan, proses

metabolisme atau pertukaran zat yang kemudian menghasilkan energi untuk pertumbuhan danperkembangbiakan.Sumber utama oksigen dalam suatu perairan berasal dari suatu proses difusi dari udara bebas dan

hasil fotosintesis organisme yang hidup dalam perairan tersebut.faktor yang mempengaruhi penyebaran kandungan oksigen terlarut (Dissolved Oxygen) di laut antara

lain suhu, salinitas, aktivitas biologi dan arus serta proses pencampuran yang dapat mengubahpengaruh-pengaruh dari kegiatan biologi lewat gerakan masa air dan proses difusi.

Klorofil-aKlorofil merupakan salah satu parameter yang sangat menentukan produktivitas primer di laut danmerupakan komponen penting yang dikandung fitoplankton dan tumbuhan air. Tumbuhan air efektifmeningkatkan kadar oksigen dalam air melalui proses fotosintesis. Beberapa parameter fisika kimiayang mempengaruhi sebaran klorofil-a adalah intensitas cahaya dan nutrient.

Spesifikasi Landsat 8Spesifikasi band pada citra landsat 8

Penggunaan band Spektral pada citra landsat

Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan diwilayah Gili Iyang,Kecamatan Dungkek,Kabupaten Sumenep PulauMadura, Provinsi Jawa Timur.Secara geografis Gili Iyangterletak diantara 6,960 LS –7,010 LS dan 114,150 BT –114,190 BT.

Data dan PeralatanDATA

Data citra hasil rekaman satelit Landsat 8 wilayahGili Iyang pada Path 117 Row 065. Pada tanggal15 Oktober 2015.

Data yang diambil di lapangan, yaitu dataparameter air laut yang meliputi Oksigen Terlarut(Dissolved Oxygen), klorofil-a, salinitas,temperatur dan pH. Selain pengukuran kadaroksigen yang dilakukan di wilayah perairan,pengukuran kadar oksigen juga dilakukan diwilayah daratan Gili Iyang.

Data sebaran titik koordinat pada saatpengukuran di lapangan dengan menggunakanGPS HandHeld.

Data Digital Elevation Model (DEM) wilayah GiliIyang.

PERALATAN

Perangkat Lunak (Software)

Beam VISAT 5.0

ArcGIS 10.3

Peralatan Survei Lapangan

DO Meter Lutron 5510

GPS HandHeld

Echosounder Aquamap 80xs

Pelampung

Perahu Motor

Kamera Digital

Sechi disk

Botol sampel air 600 ml

Box untuk penyimpanan sampel air laut

Tahap Penelitian &Pengolahan Data

Identifikasi Masalah

Studi Litaratur

Pengumpulan Data

Pengolahan Data

Analisa

Penyusunan Laporan

Digital ElevationModel (DEM)

Data Insitu:Oksigen (O2)Citra Landsat 8

Data Insitu:Klorofil-a

Data Insitu:Oksigen Terlarut

(DissolvedOxygen)

KrigingKalibrasi Radiometrik

Peta SebaranOksigen (O2),

(Raster)

Citra HasilKoreksi

Perhitungan IndeksVegetasi Menggunakan

Algoritma EVI

Analisa Sebaran Oksigen(O2) Terhadap Elevasi

Analisa Oksigen Terlarut(Dissolved

Oxygen)TerhadapKlorofil-a

Analisa Oksigen (O2)Terhadap EVI

R2 > 0,5 R2 > 0,5

Analisa Sebaran Oksigen(O2) Terhadap Elevasi dan

EVI

Peta Sebaran Kadar Oksigen(O2) Dan Oksigen Terlarut

(Dissolved Oxygen) diPerairan Gili Iyang

Ada Faktor Lain YangMempengaruhi

Ya Ya

Tidak Tidak

Nilai IndeksVegetasi

HASIL DANPEMBAHASAN

DATA DAN PENGUMPULAN DATA

Data Citra Landsat 8Data citra satelit yang digunakan dalampenelitian ini adalah citra satelit Landsat 8yang direkam pada tanggal 15 Oktober 2015daerah Gili Iyang, Kabupaten SumenepMadura terletak pada path 117 Row 065.

data Landsat yang digunakan adalah sourceproducts dari data reflektansi permukaan EVI(surface reflectance EVI) yang telah terkoreksiatmosfer.

Data Digital Elevation Model (DEM)Data DEM digunakan untuk melihatkondisi topografi Wilayah Gili Iyang.Dalam penelitian ini, penggunaan dataDEM lebih diutamakan pada kondisiketinggian, hal ini bertujuan untukmengetahui kadar O2 disetiap titikpengukuran dengan ketinggian yangberbeda di atas permukaan laut.

Data LapanganPengambilan data lapangan dilaksanakan pada tanggal 15 Oktober 2015 bersamaan denganwaktu lewatnya Landsat 8 di wilayah Gili Iyang, Kecamatan Dungkek, Kabupaten SumenepMadura.

Data yang diambil dilapangan yaitu, pengukuran kadar O2, oksigen terlarut (DO), klorofil-a, dantemperatur.

Pengambilan data kadar O2, oksigen terlarut (DO), dan temperatur dilakukan denganmenggunakan alat DO Meter Lutron 5510.

Hasil perolehan sampel klorofil-a dibawa ke laboratorium untuk di uji agar nilai konsentrasiklorofil-a dapat diketahui dan di analisis.

Seluruh data merupakan data survei lapangan yang dilakukan secara langsung.

Data Hasil PengukuranLapangan (Darat)Stasiun Lintang Bujur Elevation

(m)

KadarOksigen

(%)Temperatur (ᵒC)

St 1 -696,955 11,417,349 27 20,9 29,2St 2 -697,123 11,416,871 14 20,8 32,6St 3 -697,446 11,417,826 35 20,4 32,8St 4 -697,716 11,418,559 22 20,7 34,4St 5 -698,051 11,416,759 24 21 33,9St 6 -698,142 11,416,939 43 20,8 35St 7 -698,361 11,417,246 45 21,3 31,1St 8 -69,838 11,417,731 25 20,6 32,9St 9 -698,918 11,417,926 25 20,8 32,8

St 10 -698,941 11,418,027 28 20,3 34,1St 11 -698,873 11,418,418 5 21,5 31,2St 12 -700,082 11,417,893 33 21,1 31,3St 13 -700,201 11,417,499 28 21,2 31,5St 14 -700,014 11,416,341 9 21 31,4St 15 -699,725 11,416,193 9 20,8 31,5St 16 -698,233 11,416,541 14 20,7 31,2

Data Hasil PengukuranLapangan (Perairan)

Stasiun Lintang Bujur DO mg/L Chl-a (mg/m3) Temperatur(ᵒC)

St 1 -698,161 11,416,104 5,5 112 28,6

St 2 -698,829 11,415,758 6,8 121 29,2

St 3 -700,091 11,415,722 5,7 130 29,1

St 4 -699,848 11,418,797 6,4 138 29,1

St 5 -696,921 11,418,852 6,6 156 29,2

St 6 -696,484 11,416,923 6,4 140 29,7

Hasil Pengolahan Data Citra Landsat 8Klasifikasi Enhanced Vegetation Index (EVI)

Stasiun EVI Kadar O2 (%) Temperatur(in situ) (ᵒC)

St 1 0,21163863 20,9 29,2St 2 0,2332807 20,8 32,6St 3 0,1971175 20,4 32,8St 4 0,24284512 20,7 34,4St 5 0,20165534 21 33,9St 6 0,1903107 20,8 35St 7 0,18200293 21,3 31,1St 8 0,20591395 20,6 32,9St 9 0,19659388 20,8 32,8

St 10 0,20280726 20,3 34,1St 11 0,16036086 21,5 31,2St 12 0,1791406 21,1 31,3St 13 0,19634955 21,2 31,5St 14 0,22291346 21 31,4St 15 0,23698081 20,8 31,5St 16 0,20364502 20,7 31,2

Rata-rata 0,203972269 20,9 32,3

Grafik Hubungan EVI dan Kadar O2

Kadar O2 tidak dapat diolahdengan menggunakan data citrasatelit. Untuk menentukanhubungan antara data dalampenelitian ini, digunakan modelregresi. Hubungan (R2) antarakadar O2 dan EVI adalah 0,2236.Hasil ini menunjukan hubunganyang rendah antara datatersebut.

R² = 0.2236

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

20.2 20.4 20.6 20.8 21 21.2 21.4 21.6

EVI

Kadar O2

Lemahnya korelasi antarakadar O2 dan EVIdisebabkan karena waktupengambilan databerlangsung pada musimkemarau panjang. Hal iniditunjukan oleh kondisivegetasi yang sangatjarang di lokasi penelitian.

Digital Elevation Model (DEM)Tujuan utama pengolahan dataDEM adalah untuk mengetahuiinformasi tentang ketinggian yangberbeda disetiap titik yangpengukuran kadar O2. Hasil daripengolahan DEM memlikiketinggian 0-45 m. DEMdiklasifikasikan menjadi 6 kelasuntuk menganalis hubunganantara ketinggian dengan kadarO2.

Cl

ass

Elev

ation (m)

St

asiun

Kadar O2 Rata-

rata (%)

Temper

atur Rata-rata

(ᵒC)

1 0 - 51

121,5 31,2

25 _

14

2

20,8 31,3

1

4

1

5

1

6

314 -

224 20,7 34,4

422 -

28

1

20,8 32,4

5

8

9

1

0

1

3

528 -

34

1

221,1

32,9

634 -

45

3

20,8 32,96

7

R² = 0.1962

0

1

2

3

4

5

6

7

20.6 20.8 21 21.2 21.4 21.6

Klas

ifika

siKadar O2 (%)

Analisis Klorofil-a Terhadap Oksigen Terlarut (DO)PENGUKURAN DO, TEMPERATUR DANKLOROFIL-A

Stas

iun

Wak

tu

Chl-a

(mg/m3)

DO

mg/L

Tem

peratur (ᵒC)

1 8:53 112 5,5 28,6

2 9:02 121 6,8 29,2

3 9:25 130 5,7 29,1

410:0

2138 6,4 29,1

510:2

0156 6,6 29,2

610:3

7140 6,4 29,7

Rat

a-rata133

6,229,2

HUBUNGAN ANTARA DO DAN TEMPERATUR

R² = 0.38240

1

2

3

4

5

6

7

8

28.5 29 29.5 30DO

(mg/

L)

Temperatur (oC)

HUBUNGAN ANTARA KLOROFIL-A DAN TEMPERATUR HUBUNGAN ANTARA KLOROFIL-A DAN DO

R² = 0.3413

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

28.4 28.6 28.8 29 29.2 29.4 29.6 29.8

Chl-a

(mg/

m3)

Temperatur oC

R² = 0.2668

0

1

2

3

4

5

6

7

0 50 100 150 200DO

(mg/

L)Chl-a

KESIMPULAN1. Kadar O2 di Gili Iyang sangat tinggi yaitu berkisar antara 20,3-21,5% dengan kadar O2 rata-rata

mencapai 20,9%.2. Hasil analisis korelasi (R2) antara kadar O2 dan indeks vegetasi diperoleh nilai sebesar 0,2236. Hasil

ini menunjukkan korelasi yang rendah antara keduanya. Rendahnya korelasi rendah karenapenelitian berlangsung dalam musim kemarau.

3. Ketinggian yang dimiliki oleh wilayah Gili Iyang mencapai 0-45 m diatas permukaan laut. Sesuaidengan hasil pengolahan DEM yang telah di klasifikasikan menjadi 6 kelas, kadar O2 tertinggiterdapat pada ketinggian antara 0-5 m dengan kadar O2 mencapai 21,5%. Sedangkan kadar O2terendah terdapat pada ketinggian antara 14-22 m diatas pemukaan laut dengan kadar O2mencapai 20,7%. Hubungan antara kadar O2 dan DEM juga menghasilkan korelasi yang rendahyaitu 0,1962.

4. Konsentrasi klorofil-a di perairan Gili Iyang pada kedalaman 0,5 m berkisar antara 112-156 mg/m3.Konsentrasi klorofil-a terendah ditemukan pada stasiun 1 yaitu 112 mg/m3 dengan kadar DOmencapai 5,5 mg/L. Sedangkan konsentrasi klorofil-a tertinggi terdapat pada stasiun 5 yaitu 156mg/m3 dengan kadar DO mencapai 6,6 mg/L. Rendahnya konsentrasi klorofil-a dan kadar DO distasiun 1 diduga karena titik pengambilan sampel merupakan jalur transportasi yangmenghubungkan antara Gili Iyang dengan Kecamatan Dungkek. Hubungan antara konsentrasiklorofil-a dan kadar DO menghasilkan korelasi yang rendah yaitu sebesar 0,2668.

SaranDiharapkan kedepan dapat dilakukan penelitian lanjutan yang lebih mendalam mengenaianalisis sebaran kadar O2 dan DO dengan menggunakan parameter kimia-fisika untuk dapatdiketahui faktor apa saja yang menyebabkan tingginya kadar O2 yang terdapat di wilayah GiliIyang. Penelitian dapat dilakukan dengan waktu yang lebih lama, jumlah titik stasiun yang lebihbanyak sehingga dapat mewakili lokasi dan parameter-parameter pendukung lainnya.

Lampiran

Pengambilan Sampel Chlorofil-a

Pengukuran Kadar Oksigen Terlarut (DO)

Pengukuran Kadar Oksigen (O2)

Pengukuran Kadar Oksigen (O2)

KRIGING & IDW