< Previous 80 Perairan mengandung alkalinitas ≥20 ppm menunjukkan bahwa perairan tersebut relatif stabil terhadap perubahan asam/basa sehingga kapasitas buffer atau basa lebih stabil. Selain bergantung pada pH, alkalinitas juga dipengaruhi oleh komposisi mineral, suhu, dan kekuatan ion. Nilai alkalinitas alami tidak pernah melebihi 500 mg/liter CaCO3. Perairan dengan nilai alkalinitas yang terlalu tinggi tidak terlalu disukai oleh organisme akuatik karena biasanya diikuti dengan nilai kesadahan yang tinggi atau kadar garam natrium yang tinggi.Air dengan kandungan kalsium karbonat lebih dari 100 ppm disebut sebagai alkalin, sedangkan air dengan kandungan kurang dari 100 ppm disebut sebagai lunak atau tingkat alkalinitas sedang. Penyusun alkalinitas yang utama di perairan adalah anion bikarbonat (HCO3-), karbonat (CO32-) dan hidroksida (OH-). Kation utama yang mendominasi perairan tawar adalahkalsium dan magnesium, sedangkan pada perairan laut adalah sodium dan magnesium. Anion utama pada perairan tawar adalah bikarbonat dan karbonat, sedangkan pada perairan laut adalah klorida. Persentase ion-ion utama yang terdapat pada perairan tawar dan laut ditunjukkan pada Tabel 9. Tabel 10. Kation dan anion utama pada perairan tawar dan laut. Ion-ion utama Persentase (%) Air Tawar Air Laut Kation Kalsium (Ca2+) Magnesium (Mg2+) Sodium/Kalsium (Na+) Kalium (K+) 60,9 19,0 16,6 3,5 3,2 10,1 83,7 3,0 Anion Bikarbonat (HCO3-) dan Karbonat (CO32-) Sulfat (SO42-) Klorida (Cl-) 72,4 16,1 11,5 0,6 12,2 87,2 Sumber : Cole, 1983 dalam Effendie, 2004 81 Alkalinitas juga berhubungan dengan pH dan karbondioksida bebas dalam perairan, semakin tinggi pH perairan maka semakin tinggi pula alkalinitas dan karbondioksida yang terkandung dalam perairan tersebut. Alkalinitas perairan berperan dalam hal-hal berikut : a) Sistem penyangga (buffer) Bikarbonat yang terdapat pada perairan dengan nilai alkalinitas total tinggi berperan sebagai penyangga (buffer capacity) perairan terhadap perubahan pH yang drastis. b) Koagulasi kimia Bahan kimia yang digunakan dalam proses koagulasi air atau air limbah bereaksi dengan air membentuk presipitasi hidroksida yang tidak larut. c) Pelunakan air (water softening) Alkalinitas perlu dipertimbangkan dalam menentukan jumlah soda abu dan kapur yang bertujuan untuk menurunkan kesadahan. 8) Fosfat Fosfat dapat ditemukan di bumi di dalam air, tanah dan sedimen. Tidak seperti senyawa materi lain siklus fosfor tidak dapat ditemukan di udara yang mempunyai tekanan tinggi. Hal ini karena fosfor biasanya cair pada suhu dan tekanan normal. Hal ini terutama melakukan siklus kembali melalui air, tanah dan sedimen. Fosfat yang paling sering ditemukan dalam formasi batuan sedimen dan laut sebagai garam fosfat. Garam fosfat yang dilepaskan dari pelapukan batuan melalui tanah biasanya larut dalam air dan akan diserap oleh tanaman. Karena jumlah fosfor dalam tanah pada umumnya kecil, sering kali faktor pembatas bagi pertumbuhan tanaman. Itu sebabnya manusia 82 sering menggunakan fosfat sebagai pupuk pada tanah pertanian. Fosfat juga faktor-faktor pembatas bagi pertumbuhan tanaman di ekosistem laut, karena mereka tidak begitu larut dalam air. Hewan menyerap fosfat dengan makan tumbuhan atau binatang pemakan tumbuhan Siklus fosfor melalui tanaman dan hewan jauh lebih cepat daripada yang dilakukannya melalui batu dan sedimen. Ketika hewan dan tanaman yang mati, fosfat akan kembali ke tanah atau lautan lagi selama pembusukan. Fosfor atau dalam ilmu kimia disimbolkan dengan huruf (P) ialah unsur hara (nutrisi) yang diperlukan oleh flora (tumbuhan air) untuk pertumbuhan dan perkembangan hidupnya. Unsur tersebut ada dalam bentuk (PO4). Fosfat adalah unsur dalam suatu batuan beku (apatit) atau sedimen dengan kandungan fosfor ekonomis. Kadang kadang, endapan fosfat berasosiasi dengan batuan beku alkali kompleks, terutama karbonit kompleks dan sienit. Fosfor berperan dalam transfer energi di dalam sel, misalnya yang terdapat pada ATP (Adenosine Triphospate) dan ADP (Adenosine Diphosphate) Fosfat dalam air laut berbentuk ion fosfat. Ion fosfat dibutuhkan pada proses fotosintesis dan proses lainnya dalam tumbuhan (bentuk ATP, ADP dan Nukleotid koenzim). Penyerapan dari fosfat dapat berlangsung terus walaupun dalam keadaan gelap. Ortofosfat (H3PO4) adalah bentuk fosfat anorganik yang paling banyak terdapat dalam siklus fosfat. Distribusi bentuk yang beragam dari fosfat di air laut dipengaruhi oleh proses biologi dan fisik. Dipermukaan air, fosfat di angkut oleh fitoplankton sejak proses fotosintesis. Konsentrasi fosfat di atas 0,3 µm akan menyebabkan kecepatan pertumbuhan pada banyak spesies fitoplankton. Untuk konsentrasi dibawah 0,3 µm ada bagian sel yang cocok menghalangi dan 83 sel fosfat kurang diproduksi. Mungkin hal ini tidak akan terjadi di laut sejak NO3 selalu habis sebelum PO4 jatuh ke tingkat yang kritis. Pada musim panas, permukaan air mendekati 50% seperti organik-P. Dalam perairan laut yang normal, rasio N/P adalah sebesar 15:1. Ratio N/P yang meningkat potensial menimbulkan blooming atau eutrofikasi perairan, dimana terjadi pertumbuhan fitoplankton yang tidak terkendali. Eutrofikasi potensial berdampak negatif terhadap lingkungan, karena berkurangnya oksigen terlarut yang mengakibatkan kematian organisme akuatik lainnya (asphyxiation), selain keracunan karena zat toksin yang diproduksi oleh fitoplankton (genus Dinoflagelata). Fitoplankton mengakumulasi N, P, dan C dalam tubuhnya, masing – masing dengan nilai CF (concentration factor) 3 x 104 untuk P, 16(3 x 104) untuk N dan 4 x 103 untuk C. Diperairan, bentuk unsur fosfor berubah secara terus menerus akibat proses dekomposisi dan sintesis antara bentuk organik, dan bentuk anorganik yang dilakukan oleh mikroba. Semua polifosfat mengalami hidrolisis membentuk ortofosfat. Perubahan ini bergantung pada suhu yang mendekati titik didih, perubahan polifosfat menjadi ortofosfat berlangsung cepat. Kecepatan ini meningkat dengan menurunnya nilai pH. Perubahan polifosfat menjadi ortofosfat pada air limbah yang mengandung banyak bakteri lebih cepat dibandingkan dengan perubahan yang terjadi pada air bersih. Keberadaan fosfat di dalam air akan terurai menjadi senyawa ionisasi, antara lain dalam bentuk ion H2PO4-, HPO42-, PO43-. Senyawa fosfat dalam perairan berasal dari sumber alami seperti erosi tanah, buangan dari hewan dan pelapukan tumbuhan, dan dari laut sendiri. Fosfat diabsorpsi oleh fitoplankton dan seterusnya masuk kedalam rantai makanan. Senyawa fosfat dalam perairan berasal dari sumber alami 84 seperti erosi tanah, buangan dari hewan dan pelapukan tumbuhan, dan dari laut itu sendiri. Peningkatan kadar fosfat dalam air laut, akan menyebabkan terjadinya ledakan populasi (blooming) fitoplankton yang akhirnya dapat menyebabkan kematian ikan secara massal. Batas optimum fosfat untuk pertumbuhan plankton adalah 0,27 – 5,51 mg/liter Ortofosfat yang merupakan produk ionisasi dari asam ortofosfat adalah bentuk fosfor yang paling sederhana di perairan . Ortofosfat merupakan bentuk fosfor yang dapat dimanfaatkan secara langsung oleh tumbuhan akuatik, sedangkan polifosfat harus mengalami hidrolisis membentuk ortofosfat terlebih dahulu sebelum dapat dimanfaatkan sebagai sumber fosfat. Berdasarkan kadar fosfat total, perairan diklasifikasikan menjadi tiga yaitu: a) perairan dengan tingkat kesuburan rendah yang memiliki kadar fosfat total berkisar antara 0 – 0.02 mg/liter b) perairan dengan tingkat kesuburan sedang memiliki kadar fosfat 0.021 – 0.05 mg/liter c) perairan dengan tingkat kesuburan tinggi, memiliki kadar fosfat total 0.051 – 0.1 mg/liter. 9) Amoniak (Total Amonia Nitrogen) Amonia di perairan berasal dari sisa metabolisme (eksresi) hewan danproses dekomposisi bahan organik oleh mikroorganisme. Pada kegiatan budidaya, keberadaaan amonia dihasilkan dari aktivitas ekskresi biota sendiri dan proses dekomposisi bahan organik dari sisa pakan dan kotoran selamapemeliharaan. Menurut Effendi (2003), sumber amonia lainnya di perairanadalah gas nitrogen dari proses 85 difusi udara yang tereduksi di dalam air.Amonia di perairan dapat dijumpai dalam bentuk amonia total yang terdiridari amonia bebas (NH3) dan ion amonium (NH4+). Kesetimbangan antara keduabentuk amonia di atas bergantung pada kondisi pH dan suhu perairan (Midlen danRedding, 2000). Berikut ini adalah bentuk kesetimbangan gas amonia dan ionamonium di perairan: NH3 + H2O --> NH4+ + OH – Amonia di perairan akan ditemukan lebih banyak dalam bentuk ionamonium jika pH perairan kurang dari 7, sedangkan pada perairan dengan pHlebih dari 7, amonia bebas atau amonia tak terionisasi yang bersifat toksikterdapat dalam jumlah yang lebih banyak (Novotny dan Olem, 1994). Tingkat toksisitas amonia tak-terionisasi tergantung pada kondisi pHdan suhu di suatu perairan, sehingga kenaikan nilai pH dan suhu menyebabkanproporsi amonia bebas di perairan meningkat. Toksisitas amonia tak-terionisasi berbahaya bagi organisme akuatik,khususnya bagi ikan (Effendi, 2003). Karena konsentrasi NH3 bebas yang tinggidi perairan dapat menyebabkan kerusakan insang pada ikan. Selain itu tingginyakonsentrasi NH3 bebas dapat menyebabkan meningkatnya kadar amonia dalamdarah dan jaringan tubuh ikan, sehingga dapat mengurangi kemampuan darahuntuk mengangkut oksigen serta mengganggu kestabilan membran sel (Boyd,1989). Menurut McNeely et al. (1979) dalamEffendi (2003), kadar amonia padaperairan alami tidak lebih dari 0.1 mg/liter. Kemudian jika konsentrasi ammonia tak-terionisasi lebih dari 0.2 mg/liter akan bersifat toksik bagi beberapa jenis ikan(Sawyer dan McCarty, 1978 dalamEffendi, 2003). 86 Gambar 17. Penguraian nitrogen dalam perairan 10) Nitrat Nitrat (NO3) adalah ion–ion anorganik alami yang merupakan bagian dari siklus nitrogen. Di alam, nitrogen terdapat dalam bentuk senyawa organik seperti urea, protein, dan asam nukleat atau sebagai senyawa anorganik seperti amonia, nitrit dan nitrat. Nitrat dibentuk dari asam nitrit yang berasal dari amonia melalui proses oksidasi katalitik. Nitrit juga merupakan hasil metabolisme dari siklus nitrogen. Nitrat dan nitrit adalah komponen yang mengandung nitrogen berikatan dengan atom oksigen. Nitrat merupakan salah satu bentuk nitrogen di perairan yang dapatdimanfaatkan oleh tumbuhan (fitoplankton dan alga) selain ion amonium dalammenunjang proses pertumbuhan. Senyawa NO3-N sangat mudah larut dalam airdan bersifat stabil. Nitrat nitrogen di 87 perairan merupakan hasil dari prosesoksidasi nitrogen secara sempurna melalui proses nitrifkasi yang melibatkanbakteri, diantaranya; bakteri Nitrosomonas yang mengoksidasi amonia menjadinitrit, dan bakteri Nitrobacter yang mengoksidasi nitrit menjadi nitrat. Berikut iniadalah proses oksidasi nitrogen menjadi nitrat: Nitrosomonas 2NH3 + 3O2------->2NO2- + 2H+ + 2H2O Nitrobacter 2NO2- + O2---------> 2NO3- Proses nitrifikasi sangat ditentukan oleh kondisi pH, suhu, kandungan oksigenterlarut, kandungan bahan organik, dan aktivitas bakteri lain di perairan (Krenkeldan Novotny, 1980 in Novotny dan Olem, 1994). Pada perairan yang tidak tercemar biasanya kadar nitrat lebih tinggi darikadar amonium. Kadar NO3-N pada perairan alami biasanya tidak pernahmelebihi nilai 0.1 mg/liter. Kadar NO3-N di perairan mencapai nilai 0.2 mg/literdapat menyebabkan eutrofikasi yang berakibat pada tumbuh pesatnya fitoplanktondan alga. Terjadinya pencemaran antropogenik dapat digambarkan apabila kadarnitrat di perairan lebih dari 5 mg/liter (Davis dan Cornwell, 1991 dalamEffendi,2003). Kadar nitrat di perairan dapat dibagi menjadi tiga kelompok berdasarkantingkat penyuburannya; kadar nitrat antara 0 mg/liter hingga 1 mg/liter untuk perairan oligotrofik; kadar nitrat antara 1 mg/liter hingga 5 mg/liter untuk perairanmesotrofik; dan kadar nitrat 5 mg/liter hingga 50 mg/liter untuk perairan eutrofik. 88 11) Nitrit Nitrit (NO2) merupakan bentuk peralihan antara ammonia dan nitrat (nitrifikasi) dan antara nitrat dengan gas nitrogen (denitrifikasi) oleh karena itu, nitrit bersifat tidak stabil dengan keberadaan oksigen. Kandungan nitrit pada perairan alami mengandung nitrit sekitar 0.001 mg/L. kadar nitrit yang lebih dari 0.06 mg/L adalah bersifat toksik bagi organisme perairan. Keberadaan nitrit menggambarkan berlangsungnya proses biologis perombakan bahan organik yang memiliki kadar oksigen terlarut yang rendah. Nitrit juga bersifat racun karena dapat bereaksi dengan hemoglobin dalam darah, sehingga darah tidak dapat mengangkut oksigen, disamping itu juga nitrit membentuk nitrosamin (RRN-NO) pada air buangan tertentu dan dapat menimbulkan kanker. Nitrat (NO3-) dan nitrit (NO2-) adalah ion-ion anorganik alami, yang merupakan bagian dari siklus nitrogen. Aktifitas mikroba di tanah atau air menguraikan sampah yang mengandung nitrogen organik pertama-pertama menjadi ammonia, kemudian dioksidasikan menjadi nitrit dan nitrat. Oleh karena nitrit dapat dengan mudah dioksidasikan menjadi nitrat, maka nitrat adalah senyawa yang paling sering ditemukan di dalam air bawah tanah maupun air yang terdapat di permukaan. Pencemaran oleh pupuk nitrogen, termasuk ammonia anhidrat seperti juga sampah organik hewan maupun manusia, dapat meningkatkan kadar nitrat di dalam air. Senyawa yang mengandung nitrat di dalam tanah biasanya larut dan dengan mudah bermigrasi dengan air bawah tanah. Kandungan nitrit yang meningkat dikarenakan terjadinya proses nitrifikasi, yaitu proses pengubahan amonia menjadi nitrat dengan nitrit sebagai senyawa perantaranya. Dalam suatu badan perairan, jika didalamnya cukup banyak mengandung kation – kation, asam nitrit yang terbentuk akan segera berubah menjadi garam – garam nitrit 89 kemudian diubah lebih lanjut menjadi garam- garam nitrit dengan reaksi sebagai berikut : 2 NaNO2 + O2 2 NaNO3 Walaupun tidak setoksik amonium, level nitrit yang tinggi dapat menyebabkan kematian. Hal ini disebabkan karena nitrit dalam level tinggi mampu secara aktif melewati insang melalui transport aktif dan menuju aliran darah yang bisa mengoksidasi hemoglobin normal menjadi methemoglobin. Hemoglobin normal mengambil oksigen pada insang dan mentransportasikannya dalam jaringan tubuh yang kemudian diubah menjadi karbondioksida, sedangkan methemoglobin tidak mampu mentransportasikan oksigen, sehingga mengakibatkan stress pada ikan karena sulit bernafas. c. Parameter Biologi Kegiatan Pembelajaran (5M) Pernahkan anda mengamati organisme hidup yang ada di perairan umum seperti sungai atau pantai? Berkunjunglah ke sungai atau pantai bersama kelompok anda, amati seluruh organisme yang ada di perairan tersebut, bila memungkinkan ambil beberapa sampel biota, lalu lakukan identifikasi organisme yang anda peroleh, kumpulkan informasi tentang organisme hidup yang ada diperairan tersebut lalu presentasikan di kelas anda tentang hasil yang anda peroleh! Next >