Perairan Danau Toba sebagai kawasan wisata telah menjadi areal budidaya ikan sistem karamba jaring apung (KJA) intensifdan dikhawatirkan akan merusak keseimbangan ekologisnya. Permasalahan penelitian adalah belum optimalnya pemanfaatan perairan Danau Toba sehingga menimbulkan konflik kepentingan bagi kegiatan lain.Tujuan penelitian untuk mengkaji karakteristik lingkungan perairan Danau Toba yang menunjang budidaya ikan sistem KJA yang optimal serta penetapan permintakatan pemanfaatan KJA yang sinergis dengan pemanfaatan perairan lainnya. Sasaran yang hendak dicapai adalah kebijakan pemanfaatan perairan Danau Toba untuk pengembangan budidaya ikan sistem KJA yang berkelanjutan dan ramah lingkungan serta meminimumkan berbagai konflik kepentingan. Metode penelitian tahun pertama adalah deskriptif survei kajian kondisi hidromorfometri dan kondisi beban limbah KJA. Tahun ke dua digunakan metode deskriptif analitik dan squasi eksperimental untuk mengkaji daya dukung perairan danau Toba. Tahun ke tiga digunakan metode pengembangan dan pengkajian instrumental untuk mengkaji penataan kawasan dan sistem pengelolaan budidaya ikan di KJA. Data sekunder tentang arah kebijakan pemanfaatan dan pengelolaan Danau Toba bersumber dari Balai Wilayah Sungai Provonsi Sumatera Utara, Badan Perencanaan Pembangunan Daerah Provinsi Sumatera Utara, Dinas Perikanan dan Kelautan Kabupaten Simalungun, Kabupaten Toba Samosir, dan Kabupaten Samosir. Berdasarkan hasil penelitian disimpulkan kondisi fisik Danau Toba mempunyai masa simpan air yang panjang (81 tahun) dan relatif stabil. Stratifikasi suhu permanen meskipun berdasarkan model yang dikembangkan sesekali dapat terjadi kondisi suhu yang homogen. Pola arus yang terbentuk relatif bersifat lokal karena aliran air dari sungai-sungai yang menjadi inlet danau umumnya kecil. Kualitas air Danau Toba mempunyai tingkat keasaman (pH) cenderung basa (7, 0), kekeruhan rendah, konduktivitas antara 0,15 - 0,16 mS/cm, dan kecerahan antara 9-15 m. Distribusi spasial Total Nitrogen (TN) dan Total Fosfor (TP) cenderung meningkat dengan bertambahnya kedalaman, menunjukkan fenomena adanya akumulasi TN dan TP di bagian dasar danau. Tampak ada pengaruh antrofogenik ke perairan danau terlihat dari tingginya kadar TN dan TP pada sungai-sungai yang menjadi inlet danau. Kadar organik Danau Toba berada pada kisaran lebih besar dari 10 mg/l menunjukkan adanya masukan organik yang bersumber dari aktivitas domestik. Wilayah spesifik KJA tidak secara jelas memberikan dampak menurunnya kualitas air ditinjau dari kadar Chemical Oxygen Demand(COD)berbasis TOM. Sebagian besar perairan danau memiliki kadar COD 10-25 mg/l termasuk kategori kualitas air II, sedangkan di bagian Selatan KJAyang berada di wilayah TimurPulau Samosirmemiliki kualitas air IV. Pada beberapa wilayah Danau Toba mempunyai kadar TP lebih dari 100 μg/l menunjukkan kondisi hipereutrof dan hampir tidak ada wilayah yang memiliki kondisi oligotrof. Berdasarkan formula Carlson status trofik Danau Toba berada pada kisaran oligotrof hingga mesotrof. Danau Toba juga menunjukkan kesuburan yang rendah. Pengaruh organik terhadap penurunan oksigen terlarut pada kolom air menunjukkan bahwa oksigen tidak dikonsumsi secara signifikan oleh air masih mengandung komponen total organik (TOM), namun pada air danau yang hanya mengandung organik terlarut (DOM) makaoksigen secara siginifikan menurun.Tidak terlihat pola yang menunjukkan adanya pengaruh organik dari kegiatan KJA dantidak tampak pola distribusi yang menyebar. Volume perairan Danau Toba yang besar dan pola arus sangat berpengaruh terhadap distribusi melintang dari DOM dan TOM. Nilai muatan fosfor yang masuk ke perairan Danau Toba dari berbagai sumber mencapai 0,5 g/m2/tahun dan termasuk kategori muatan yang masih dapat diizinkan. (2011)