Kajian Pergerakan Mikroplastik dengan Parcels di Perairan Pulau Sintok,

## Kepulauan Karimunjawa

## Dia Marganita*, Jarot Marwoto, dan Rikha Widiaratih
Departemen Oseanografi, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Universitas Diponegoro, Jl. Prof. H. Soedarto, S.H, Tembalang, Semarang, Jawa Tengah, 50275, Indonesia
Email: *diamarganita@students.undip.ac.id

## Abstrak
Mikroplastik adalah partikel kecil dari sampah plastik yang mengalami fragmentasi selama berada di alam. Ukurannya yang kecil dan ketahanannya yang lama menyebabkan mikroplastik berbahaya jika terakumulasi di dalam tubuh makhluk hidup. Sehingga  kajian  mengenai  pergerakan  mikroplastik  perlu  dilakukan  untuk  mengetahui  persebaran  mikroplastik yang  sudah  berada  di  lingkungan,  terutama  lingkungan  laut.  Penelitian  ini  dilakukan  dengan  tujuan  mengetahui pergerakan  (tujuan  dan  sumber)  mikroplastik  di  Perairan  Pulau  Sintok.  Pulau  Sintok  merupakan  salah  satu  pulau  di Kepulauan  Karimunjawa  yang  menjadi  destinasi  singgah  dan  bertelur  penyu.  Pulau  Sintok,  sebagai  pulau  yang  tidak berpenghuni, memiliki potensi untuk terkontaminasi partikel mikroplastik yang terbawa oleh pergerakan arus. Pergerakan mikroplastik dilakukan dengan pemodelan particle tracking dengan Parcels dan model GOFS 3.1 yang telah divalidasi dengan data pengukuran arus ADCP. Pemodelan particle tracking menggunakan dua skenario, yaitu forward time dan backward  time dengan  masing-masing runtime 7  hari,  30  hari,  dan  60  hari  pada  Musim  Peralihan I  tahun  2020.  Dari pemodelan particle tracking , partikel mikroplastik bergerak menuju arah timur laut Laut Jawa dan diduga berasal dari Pulau Kemujan dan utara Pulau Jawa, tepatnya yaitu Sungai Cisanggarung, Kota Cirebon, dan Sungai Citarum.
Kata kunci: Mikroplastik, Particle Tracking, Parcels , Karimunjawa

## Abstract
Microplastics are small particles of plastic waste that undergo fragmentation while in nature. Their small size and long durability make microplastics dangerous if they accumulate inside living things. A study of microplastic movement needs to be carried out to determine the distribution of microplastics that are already in the environment, especially the marine environment.  This  research  was  conducted  to  understand  the  movement  (destination  and  source)  of  microplastics  in Sintok Island Waters. Sintok Island is one of the islands in the Karimunjawa Archipelago that is also a stopping-by and spawning destination for sea turtles. Sintok Island, as an uninhabited island, has the potential to be contaminated with microplastic  particles  carried  by  sea  currents.  The  movement  of  microplastics  is  carried  out  using  particle  tracking modeling with Parcels and the GOFS 3.1 model which has been validated with ADCP current data. The particle tracking modeling uses two scenarios, namely forward time and backward time with runtime of 7 days, 30 days, and 60 days in the  Transition  season  I  of  2020  for  each  scenario.  From  the  particle  tracking  modeling,  microplastic  particles  move towards the northeast of the Java Sea and are estimated to have come from Kemujan Island and northern Java Island, namely Cisanggarung River, Cirebon City, and Citarum River.

## Keywords: Microplastic, Particle Tracking, Parcels, Karimunjawa

## PENDAHULUAN
Plastik  memiliki  karakteristik,  yaitu  ringan,  kuat,  dan  mudah  untuk  dibentuk  (Verma et  al .,  2016). Karakteristik tersebut menjadikan plastik sebagai bahan yang sangat populer dan banyak dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, mulai dari skala rumah tangga hingga industri (Rios Mendoza dan Balcer, 2019; Sari et al ., 2021). Namun, tingginya penggunaan plastik ini tidak diimbangi dengan manajemen pengelolaan pasca penggunaan  yang  tepat, hingga  akhirnya  semakin  melimpah dan mencemari  lingkungan  (Sari et  al .,  2021). Lingkungan laut menjadi lingkungan yang sangat rentan karena potensi akumulasi yang tinggi yang bersumber langsung dari daratan dan transpor plastik yang terbawa oleh air dalam siklus hidrologi. Selama tertranspor, plastik akan terurai menjadi fragmen yang lebih kecil yang umumnya disebut sebagai mikroplastik (Wang et al .,  2016).  Sampah  plastik  awalnya  disebut  sebagai  polutan  yang  timbul  ( emerging  pollutant ),  tetapi  kini
sampah plastik telah diakui sebagai ancaman ( emerging threat ) (Avio et al ., 2017).
Indonesia, sebagai salah satu negara yang menyumbang sampah plastik terbesar ke laut dengan 1,29 ton per  tahun  (Jambeck et  al .,  2015),  menjadikan  perairan  laut  di  Indonesia  sangat  rawan  untuk  tercemar mikroplastik.  Mikroplastik  memiliki  potensi  sebagai  kontaminan  yang  dapat  tertransfer  melalui  rantai makanan dan mengalami biomagnifikasi (Hollman et al ., 2013; Caruso, 2019; Sari et al ., 2021). Setälä et al . (2016) dalam Auta et al . (2017), menuliskan bahwa mikroplastik yang tertelan oleh biota dapat menyebabkan kerusakan kimia dan fisik. Mulai dari melekatnya polimer plastik ke permukaan tubuh bagian luar yang dapat menghambat mobilitas dan menyumbat saluran pencernaan, hingga efek kimia seperti peradangan, stres pada organ hati, dan memperlambat proses pertumbuhan.
Taman Nasional Karimunjawa adalah taman nasional laut yang berada di utara Pulau Jawa dan termasuk ke dalam wilayah administrasi Kabupaten Jepara. Pada tanggal 28 Oktober 2020 lalu, UNESCO dalam sidang ke-32 International Coordinating Council (ICC) Man and the Biosphere (MAB) menetapkan Karimunjawa sebagai cagar biosfer (DLH Jepara, 2020). Penetapan ini dilakukan dengan tujuan meningkatkan pelestarian keanekaragaman hayati di daerah tersebut. Penelitian mengenai mikroplastik di Taman Nasional Karimunjawa sudah dilakukan beberapa kali, yaitu oleh Lie et al . (2018), Kurniawan et al . (2021), Muchlissin et al . (2021), Ningrum dan Patria (2022), dan Seprandita et al . (2022). Namun dari kelima penelitian mikroplastik tersebut, belum  ada  penelitian  yang  membahas  mengenai  Pulau  Sintok  dan  studi  kasus  mengenai  pergerakan mikroplastik.
Pulau Sintok sebagai salah satu pulau di Taman Nasional Karimunjawa, yang termasuk ke dalam Zona Perlindungan Bahari (Sulisyati dan Prihatinningsih, 2018), menjadi destinasi singgah sekaligus bertelur penyu (UNEP-WCMC. 1999). Pulau Sintok berukuran kecil namun penemuan sarang penyu di pulau ini mencapai jumlah 40 buah. Penelitian mengenai mikroplastik di Perairan Pulau Sintok sangat menarik dan perlu untuk diakukan karena kondisi pulau yang tidak berpenghuni sehingga memiliki potensi untuk tercemar dari pulau atau daerah lain. Selain itu, Purba et al . (2019) menemukan bahwa jumlah penelitian mikroplastik di Indonesia yang membahas mengenai sumber mikroplastik masih sedikit. Tujuan penelitian ini yaitu untuk memberikan informasi  mengenai  pergerakan  mikroplastik  yang  ditemukan  di  Perairan  Pulau  Sintok.  Hasil  dari  studi  ini diharapkan dapat menjadi bahan pertimbangan dalam usaha mitigasi pencemaran mikroplastik dan mendorong penelitian yang dapat melengkapi atau mendukung kekurangan dari penelitian ini.

## MATERI DAN METODE
Pergerakan  mikroplastik  dilakukan  dengan  pendekatan  pemodelan particle  tracking menggunakan Parcels dengan data model arus permukaan GOFS 3.1 (hycom.org/data/glby0pt08/expt-93pt0) yang kemudian divalidasi dengan data arus pengukuran ADCP dari Indrayanti et al . (2021). Data yang divalidasi adalah data observasi  arus  permukaan  ( Cell01 )  di  satu  titik  (-5,78238990˚,  110,461619957˚)  dengan  data  model  arus permukaan (kedalaman 0,0) GOFS 3.1 di satu titik terdekat (-5,76˚, 110,48˚). Kedua data yang dibandingkan merupakan data time series setiap tiga jam selama 3 x 24 jam (29 September – 2 Oktober 2020). RMSE atau root mean squared error dipilih sebagai matriks eror karena penggunaannya yang sangat umum dan dianggap sebagai error  metric yang  sangat  baik  untuk model  numerik.  Neill  dan  Hashemi  (2018)  menuliskan  rumus RMSE sebagai berikut:
𝑅𝑀𝑆𝐸 =   √ 1 𝑛 ∑(𝑆 𝑖 − 𝑂 𝑖 ) 2 𝑛 𝑖=1
di  mana O i adalah  nilai  observasi, S i nilai  model,  dan n jumlah  nilai  yang  tersedia  untuk  analisis.  RMSE merupakan ukuran akurasi yang baik, namun hanya dapat membandingkan kesalahan prediksi dari model atau konfigurasi model yang berbeda untuk variabel tertentu dan bukan antar variabel, karena RMSE bergantung pada satuan (Neill dan Hashemi, 2018).
Pemodelan pergerakan partikel ini menggunakan Parcels (Lange dan Sebille, 2017; Delandmeter dan Van  Sebille,  2019)  dengan  dua  skenario,  yaitu:  (1)  dilakukan  secara forward  time untuk  melihat  arah pergerakan partikel mikroplastik dari Pulau Sintok dan akan menuju ke mana; (2) dilakukan secara backward time untuk melihat perkiraan sumber partikel mikroplastik yang akhirnya bisa sampai di Pulau Sintok. Titik
yang dijadikan sebagai titik pelepasan partikel yaitu pada sisi tenggara Pulau Sintok (-5,785176˚, 110,514991˚) dengan waktu mulai pemodelan yaitu 11 April 2020. Gambar yang menjadi output akan memberikan gambaran pola particle tracking selama 7 hari, 30 hari, dan 60 hari untuk masing-masing skenario. Pemilihan runtime 7 hari  untuk  memberikan  gambaran pola  pergerakan  partikel  di  Perairan  Kepulauan  Karimunjawa  sedangkan runtime 30 dan 60 hari untuk melihat pergerakannya dalam cakupan Laut Jawa.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Sebagai  pulau  yang  tidak  berpenghuni,  partikel  mikroplastik  yang  ditemukan  di  Perairan  Pulau  Sintok merupakan  partikel  yang  tertranspor.  Hidalgo-Ruz et  al .  (2012)  dan  Auta et  al .  (2017)  menyatakan  bahwa mikroplastik dengan densitas yang rendah dan ukuran yang kecil memiliki kemungkinan menghabiskan waktu lama  di  permukaan  laut  (atau  di  kolom  air),  di  mana  partikel-partikel  tersebut  dapat  diangkut  oleh  air  laut sampai  jarak  yang  jauh  hingga  mereka  dapat  ditemukan  di  tempat-tempat  terpencil.  Perairan  Pulau  Sintok merupakah salah satunya.
Sebelum  melakukan  pemodelan particle  tracking ,  perlu  dilakukan  validasi  untuk  melihat  apakah  data model  yang  akan  digunakan  dapat  dikatakan  sesuai  atau  mewakili  kondisi  arus  yang  terjadi  di  lapangan. Adapun hasil dari perhitungan validasi data model dengan data observasi menghasilkan perhitungan RMSE berturut-turut 0,0678, 0,0655, dan 0,0666 untuk perbandingan Vu, Vv, dan Vtotal.
Gambar 1 . Perbandingan Kecepatan Arus U ADCP (observasi) dengan GOFS 3.1 (model)
Gambar 2. Perbandingan Kecepatan Arus V ADCP (observasi) dengan GOFS 3.1 (model)
Gambar 3. Perbandingan Kecepatan Arus Total ADCP (observasi) dengan GOFS 3.1 (model)
Dari nilai RMSE yang tergolong rendah (RMSE < 0,30), dapat disimpulkan bahwa model arus GOFS 3.1 dapat digunakan untuk pemodelan particle tracking mikroplastik.
Distribusi dan akumulasi partikel di laut dipengaruhi oleh kondisi hidrografi, geomorfologi, angin, kegiatan antropogenik, aktivitas organisme, karakteristik dari material partikel tersebut, dan letak sumbernya (Auta et al .,  2017;  Gago et  al .,  2019).  Dalam  penelitian  ini,  pergerakan  partikel  mikroplastik  dimodelkan  dengan parameter tunggal, yaitu model arus permukaan laut (GOFS 3.1), dan asumsi setiap partikel mikroplastik yang dilepaskan memiliki karakteristik yang homogen.
Gambar 4. Model forward particle tracking selama a) 7 hari, b) 30 hari, dan c) 60 hari dari tanggal 11 April 2020
Gambar 5. Model backward particle tracking selama selama a) 7 hari, b) 30 hari, dan c) 60 hari sampai tanggal 11 April 2020
Dari  hasil  pemodelan particle  tracking menggunakan  Parcels,  pergerakan  partikel  terlihat  menuju ke arah timur laut untuk skenario forward dan juga skenario backward . Arah pergerakan partikel ini sesuai dengan pergerakan arus di Kepulauan Karimunjawa yang memiliki karakteristik salah satunya yaitu ke arah timur laut, baik pada Musim Peralihan I (Ismunarti et al ., 2017) dan Musim Peralihan II (Indrayanti et al ., 2021). Pada skenario forward , dapat dilihat bahwa partikel bergerak ke arah timur laut dan keluar dari Perairan Karimunjawa  mengikuti  arah  arus  Laut  Jawa.  Arus  di  permukaan  Laut  Jawa  memiliki  kecenderungan mengikuti  angin  muson  yang  berubah  sepanjang  tahun  (Siregar et  al .,  2017).  Tiga  skenario runtime yang dilakukan terjadi saat Musim Peralihan I (April – Mei) dan awal Musim Timur (Juni). Musim Peralihan I ini merupakan masa transisi menuju periode angin muson timur. Pada periode muson timur, pusat tekanan udara rendah berkembang di Benua Asia dan pusat tekanan udara tinggi terjadi di Benua Australia sehingga angin berhembus dari tenggara menuju barat laut (Siregar et al ., 2017). Arah angin tersebut menyebabkan pergerakan arus permukaan membawa partikel forward particle tracking semakin condong ke arah timur laut pada runtime 30 hari dan 60 hari (Gambar 4).
Partikel pada skenario backward (Gambar 5) terlihat melewati bagian timur dan utara Pulau Kemujan ( runtime 7 hari: 11 – 4 April 2020). Di Pulau Kemujan terdapat beberapa tempat penginapan dan Bandar Udara Dewandaru. Pada runtime 30 hari (11 April – 1 Maret 2020), terlihat bahwa partikel sampai ke bagian utara Jawa,  tepatnya  yaitu  Muara  Sungai  Cisanggarung.  Sungai  Cisanggarung  merupakan  sungai  yang  menjadi pembatas bagian utara Provinsi Jawa Barat dengan Jawa Tengah. Kemudian pada runtime 60 hari (11 April – 10 Februari 2020), partikel sampai pada Kota Cirebon dan daerah pesisir utara Kabupaten Bandung, tepatnya yaitu di Muara Sungai Citarum. Sungai Citarum merupakan sungai terpanjang dan terbesar di Provinsi Jawa Barat. Sungai merupakan rute atau vektor utama transportasi mikroplastik dari lingkungan darat ke ekosistem laut  melalui  angin  atau proses  hidrologi  (Campanale et  al .,  2020). Sungai  Citarum  sendiri  masuk ke dalam daftar sungai paling kotor di dunia. Kurangnya manajemen sampah dan komunitas menjadikan Sungai Citarum sebagai  sungai  yang  terkontaminasi  oleh  sampah  rumah  tangga.  Mikroplastik  merupakan  salah  satunya (Afkarina et al ., 2020). Pemodelan backward ini mampu memberikan gambaran bahwa partikel mikroplastik yang ditemukan di Pulau Sintok berasal dari pulau lain, yaitu Pulau Kemujan dan Pulau Jawa.

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pemodelan particle tracking dengan Parcels skenario forward , partikel mikroplastik cenderung  ke  arah  timur  laut  di  sekitar  Kepulauan  Karimunjawa  dan  Laut  Jawa  pada  Musim  Peralihan  I menuju  Musim  Barat,  sedangkan  untuk  skenario backward ,  sumber  partikel  mikroplastik  yang  berada  di Perairan Pulau Sintok salah satunya berasal dari Pulau Kemujan dan utara Pulau Jawa, tepatnya yaitu Sungai Cisanggarung, Kota Cirebon, dan Sungai Citarum.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Peneliti mengucapkan terima kasih kepada Balai Taman Nasional Karimunjawa (BTNKJ) yang sudah mengizinkan penulis untuk melakukan penelitian di Taman Nasional Karimunjawa dengan Surat Ijin Masuk Kawasan Konservasi (SIMAKSI) Nomor: 1476/T.34/TU/SIMAKSI/04/2021.

## DAFTAR PUSTAKA
Afkarina, K.I.I., S.S. Moersidik, dan S.W. Utomo. 2020. Distribution and environmental risk of microplastics pollution  in  freshwater  of  Citarum  Watershed.  In: The  1st  JESSD  Symposium 2020,  EDP  Sciences, halaman 1–7.
Auta, H.S., C.U. Emenike, dan S.H. Fauziah. 2017. Distribution and importance of microplastics in the marine environmentA review of the sources, fate, effects, and potential solutions. Environment International , 102: 165–176.
Avio, C.G., S. Gorbi, dan F. Regoli. 2017. Plastics and microplastics in the oceans: From emerging pollutants to emerged threat. Marine Environmental Research , 128: 2–11.
Campanale,  C.,  I.  Savino,  I.  Pojar,  C.  Massarelli,  dan  V.F.  Uricchio.  2020.  A  practical  overview  of methodologies  for  sampling  and  analysis  of  microplastics  in  riverine  environments. Sustainability (Switzerland), 12(17).
Caruso, G. 2019. Microplastics as vectors of contaminants. Marine Pollution Bulletin , 146(April): 921–924. Delandmeter, P., dan E. Van Sebille. 2019. The Parcels v2.0 Lagrangian framework: New field interpolation schemes. Geoscientific Model Development , 12(8): 3571–3584.
Dinas  Lingkungan  Hidup  (DLH)  Jepara.  2020.  Karimunjawa  Ditetapkan  UNESCO  sebagai  Cagar  Biosfer.
Diakses pada 19 Mei 2022, dari https://dlh.jepara.go.id.
Gago, J., A. Filgueiras, M.L. Pedrotti, M. Caetano, dan J. Firas. 2019. Standardised protocol for monitoring microplastics in seawater. JPI-Oceans BASEMAN project . (January): 96.
Hidalgo-Ruz, V., L. Gutow, R.C. Thompson, dan M. Thiel. 2012. Microplastics in the marine environment: A review  of  the  methods  used  for  identification  and  quantification. Environmental  Science  and Technology , 46(6): 3060–3075.
Hollman,  P.C.H.,  H.  Bouwmeester,  dan  R.J.B.  Peters.  2013.  Microplastics  In  The  Aquatic  Food  Chain: Sources, Measurement, Occurrence And Potential Health Risks. Wageningen.
Indrayanti,  E.,  D.N.  Sugianto,  P.  Purwanto,  dan  H.S.R.  Siagian.  2021.  Identifikasi  Arus  Pasang  Surut  di Perairan  Kemujan,  Karimunjawa  Berdasarkan  Data  Pengukuran  Acoustic  Doppler  Current  Profiler.
Jurnal Kelautan Tropis , 24(2): 247–254.
Ismunarti,  D.H.,  D.N.  Sugianto,  dan  A.  Ismanto.  2017.  Kajian  Karakteristik  Arus  Laut  di  Kepulauan Karimunjawa, Jepara. Prosiding Seminar Nasional Hasil-Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan ke- VI , halaman 254–263.
Jambeck, J.R., R. Geyer, C. Wilcox, T.R. Siegler, M. Perryman, A. Andrady, R. Narayan, dan K.L. Law. 2015. Entradas de residuos plásticos desde la tierra al océano. Ciencia, 347(6223): 768–771.
Kurniawan, R.R., J. Suprijanto, dan A. Ridlo. 2021. Mikroplastik Pada Sedimen di Zona Pemukiman, Zona Perlindungan  Bahari  dan  Zona  Pemanfaatan  Darat  Kepulauan  Karimunjawa,  Jepara. Buletin Oseanografi Marina , 10(2): 189–199.
Lange, M., dan E. Van Sebille. 2017. Parcels v0.9: Prototyping a Lagrangian ocean analysis framework for the petascale age. Geoscientific Model Development , 10(11): 4175–4186.
Lie, S., A. Suyoko, A.R. Effendi, B. Ahmada, H.W. Aditya, I.R. Sallima, N.P.A.N. Arisudewi, N.I. Hadid, N. Rahmasari, dan A. Reza. 2018. Measurement of microplastic density in the Karimunjawa National Park, Central Java, Indonesia. Ocean Life , 2(2): 54–58.
Muchlissin,  S.I.,  P.A.  Widyananto,  A.  Sabdono,  dan  O.K.  Radjasa.  2021.  Kelimpahan  Mikroplastik  Pada Sedimen Ekosistem Terumbu di Taman Nasional Laut Karimunjawa. Jurnal Kelautan Tropis , 24(1): 1– 6.
Neill, S.P., dan M.R. Hashemi. 2018. Fundamentals of Ocean Renewable Energy . Academic Press. Ningrum,  E.W.,  dan  M.P.  Patria.  2022.  Microplastic  contamination  in  Indonesian  anchovies  from  fourteen locations. Biodiversitas , 23(1): 125–134.
Purba, N.P., D.I.W. Handyman, T.D. Pribadi, A.D. Syakti, W.S. Pranowo, A. Harvey, dan Y.N. Ihsan. 2019. Marine debris in Indonesia: A review of research and status. Marine Pollution Bulletin , 146(March): 134–144.
Rios  Mendoza,  L.M.,  dan  M.  Balcer.  2019.  Microplastics  in  freshwater  environments:  A  review  of quantification assessment. TrAC - Trends in Analytical Chemistry , 113: 402–408.
Sari,  G.L.,  A.  Kasasiah,  M.R.  Utami,  dan  Y.  Trihadiningrum.  2021.  Microplastics  Contamination  in  the Aquatic  Environment  of  Indonesia:  A  Comprehensive  Review. Journal  of  Ecological  Engineering , 22(10): 127–140.
Seprandita, C.W., J. Suprijanto, dan A. Ridlo. 2022. Kelimpahan Mikroplastik di Perairan Zona Pemukiman, Zona Pariwisata dan Zona Perlindungan Kepulauan Karimunjawa, Jepara. Buletin Oseanografi Marina , 11(1): 111–122.
Setälä,  O.,  J.  Norkko,  dan  M.  Lehtiniemi.  2016.  Feeding  type  affects  microplastic  ingestion  in  a  coastal invertebrate community. Marine Pollution Bulletin , 102(1): 95–101.
Siregar, S.N., L.P. Sari, N.P. Purba, W.S. Pranowo, dan M.L. Syamsuddin. 2017. Pertukaran massa air di Laut Jawa terhadap periodisitas monsun dan Arlindo pada tahun 2015. Depik , 6(1): 44–59.
Sulisyati, R., dan P. Prihatinningsih. 2018. Revisi Zonasi Taman Nasional Karimunjawa (Zoning Review of Karimunjawa National Park). Seminar Nasional Geomatika , 713–724.
UNEP-WCMC. 1999. Global distribution of sea turtle nesting sites. (May): 2014–2015.
Verma,  R.,  K.S.  Vinoda,  M. Papireddy,  dan A.N.S.  Gowda. 2016. Toxic  Pollutants  from  Plastic  Waste-  A
Review. Procedia Environmental Sciences , 35: 701–708.
Wang, J., Z. Tan, J. Peng, Q. Qiu, dan M. Li. 2016. The behaviors of microplastics in the marine environment. Marine Environmental Research , 113: 7–17.