KUALITAS AIR

I. PENDAHULUAN

Sebagaimana diketahui bahwa air mutlak untuk hidup dan kehidupan organisme. Dengan semakin majunya kebudayaan manusia, peranan air dan perairan bagi kehidupannya, makin meningkat pula. Dan pada setiap penggunaannya dibutuhkan kualitas air tertentu.

Permasalahan utama yang dihadapi oleh sumber daya air saat ini adalah menyangkut kualitas maupun kuantitas yang disinyalir tidak mampu lagi memenuhi kebutuhan yang terus meningkat. Oleh karena itu agar perairan dapat digunakan dengan lestari, perlu pengelolaan atau manajemen yang baik terhadap kualitas airnya. Pengertian Pengelolaan kualitas air bagi peruntukan perikanan adalah Upaya manusia untuk mengatur, memperbaiki dan mengendalikan mutu air agar layak bagi hidup dan kehidupan sumber daya ikan serta mendukung kegiatan perikanan.

Dalam dunia perikanan, dimulai dari kelayakan perairan sebagai lingkungan hidup ikan dan organisme makanannya. Berbicara mengenai pengelolaan atau manajemen kualitas air untuk tujuan perikanan, dalam hal ini menyangkut bagaimana usaha kita untuk memanfaatkan suatu badan air untuk tujuan perikanan. Yakni dibatasi “ Bagaimana mempertahankan mutu air yang baik agar supaya ikan-ikan dapat berkembang dengan baik, termasuk organisme makanannya”.

Dalam perikanan dikenal beberapa badan air yang dapat digunakan untuk tujuan budidaya, antara lain : Kolam, Aquarium, Tambak, Waduk, Sungai, sawah, Rawa, Danau dan Laut.

Suatu badan air yang kualitasnya tidak sesuai (tidak mendukung) kebutuhan hidup organisme, umumnya disebut telah tercemar atau terpolusi. Polusi (pollution) berasal dari kata latin “ Polluere” yang artinya mengotori atau tercemar.

Kualitas air yang layak atau memeuhi syarat untuk kegiatan budidaya adalah kualitas air yang dapat mendukung kelangsungan hidup dan laju pertumbuhan organisme budidaya.

II. PARAMETER KIMIA AIR

A.  pH

pH menunjukkan konsentrasi ion hidrogen dalam air.  Ada beberapa yang mengartikan sebagai logaritma negatif dari kepekatan ion-ion H dalam air.  Ion hidrogen bersifat asam sehingga pH juga dapat dinyatakan sebagai suasana asam/basa air.  Nilai pH dinyatakan dengan persamaan :

pH = - log [ H  ]

Misal :  Diketahui konsentrasi ion hidrogen dalam air sebesar 0,0001mg/l.

             Berapakah nilai pH dalam air ?

             Konsentrasi H+ = 1x 10   mg/l

                                 pH = - log 10

                                 pH = - 4(-4)

                                       = 4

             Jadi pH air adalah 4

Tingkat keasaman air tambak dapat diketahui dengan pengukuran maupun melihat tanda-tanda perairan.  Pengukuran dapat dilakukan denga menggunakan kertas lakmus, indikator pH dan pH meter.  Tambak yang masam ditandai dengan adanya bau kurang sedap, tanah dasar berwarna hitam, apabila diinjak akan timbul gelembung-gelembung udara kepermukaan air dan tumbuhnya lumut.

Klasifikasi nilai pH :

pH = 7                       Netral

7 < pH < 14               Basa ( Alkalis)

0 < pH < 7                 Asam 

Pengaruh pH :

*  Mempengaruhi proses pembongkaran bahan-bahan organik oleh bakteri. Pada pH rendah atau pH tinggi proses pembongkaran berlangsung sangat lambat.

*     Pada pH tinggi dan pH rendah Unsur P & N yang dibutuhkan oleh tumbuhan baik mikro maupun makro tidak dalam bentuk tersedia

*     Pada pH tinggi keberadaan CO₂ bebas semakin sedikit.

*     pH mempengaruhi toksisitas suatu senyawa kimia.

      Pada pH rendah Amonium dapat terionisasi sehingga bersifat tidak toksik ( in nocuous ) ; pada suasana pH tinggi (alkalis) lebih banyak ditemukan Ammonia yang tak terionisasi ( unionized ) dan bersifat toksik. Amonia tak terionisasi lebih mudah terserap dalam tubuh organisme aquatik dibandingkan amonium.

*     Respon ikan terhadap pH :

      < 6,5 & > 9 ikan cenderung diam, respirasi tinggi

      < 5 & > 11 ikan tidak mau makan, keseimbangan terganggu serta warna menjadi gelap.

      Oleh karena itu, perubahan pH dalam perairan akan mempengaruhii proses metabolisme secara tidak langsung.

      pH yang dapat ditolerir 6,5 – 8,5.

*     Toksisitas logam memperlihatkan peningkatan pada pH rendah

      (Novotny dan Olem, 1994).

Tindakan yang dapat dilakukan untuk menaikkan pH, adalah :

·         Pengapuran

·         Penambahan beberapa bahan : koral, kulit kerang.

Apabila pH media terlalu tinggi, ada beberapa tindakan yang dapat dilakukan :

·         Pemupukan, dengan menggunakan pupuk organik ( Urea, phosphate dan Za)

·         Penambahan bahan-bahan : pohon ketapang, sabut kelapa dan kayu-kayu yang bersifat asam(bogwood)

·         Melewatkan air pada media gambut.

     

B.  OKSIGEN TERLARUT

Oksigen adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau.  Oksigen sangat dibutuhkan oleh organisme darat, udara maupun laut, tidak terkecuali ikan dan hewan air lainnya.  Ikan memerlukan oksigen yang terlarut dalam air.  Oksigen terlarut adalah jumlah mg/l gas oksigen yang terlarut dalam air.

Sumber oksigen terlarut dalam kolam/tambak, ada beberapa macam :

·         Difusi dari udara melalui permukaan kontak air dan udara, semakin luas permukaan kontak maka kadar oksigen terlarut akan semakin meningkat.  Difusi dapat berlangsung secara langsung maupun dengan bantuan alat (misal : aerator/kincir).

·         Hasil fotosintesis : Proses fotosintesis dilakukan oleh tumbuhan air dan fitoplankton dengan bantuan sinar matahari pada siang hari.  Reaksinya sebagai berikut :

                                           Sinar matahari

                           6CO₂  + 6H₂O                                    C₆H₁₂O₆ + 6O₂

·         Masuknya air baru ke dalam kolam, air ini biasanya berasal dari sungai atau saluran air yang banyak mengandung oksigen terlarut, selama tidak tercemar.

·         Adanya turbulensi/pergerakan air.  Pergerakan air terjadi karena banyak sebab, antara lain karena arus, angin, maupun karena ada alat-alat yang sengaja dipasang manusia : kincir air, blower, aerator, dll.

Kadar oksigen terlarut berfluktuasi secara harian (diurnal) dan musiman, tergantung pada :

·          Suhu

Semakin tinggi suhu, maka kadar oksigen terlarut akan semakin rendah

·          Salinitas

Kelarutan oksigen dan gas-gas yang lain juga menurun dengan meningkatnya salinitas

·          Turbulensi/pergerakan air

Pergerakan air akan meningkatkan kadar oksigen terlarut.  Pergerakan air dapat terjadi karena angin (ombak, gelombang), maupun karena adanya sirkulasi air dan aerasi

·          Ketinggian tempat dan tekanan udara

Semakin tinggi suatu tempat dari permukaan air laut, tekanan atmosfer semakin rendah dan diikuti dengan semakin rendahnya kadar oksigen terlarut

·          Fotosintesis dan respirasi

Kadar oksigen terlarut maksimal terjadi pada siang hari sampai sore hari, sedangkan pada malam hari terjadi penurunan kadar oksigen terlarut dan minimum sesaat sebelum matahari terbit karena proses fotosintesis berhenti sedangkan respirasi tetap berjalan

·          Limbah yang masuk pada perairan

Limbah berupa bahan organik dan bahan anorganik. Bahan organik berasal dari sisa pakan, kotoran ikan, plankton mati, bangkai ikan atau udang dan limbah rumah tangga maupun dari industri.

     

C.  KARBONDIOKSIDA (CO₂)

Karbondioksida yang terkandung di atmosfer sekitar 0,033%, namun semakin tahun semakin besar.  Sekitar setengah dari CO₂ yang merupakan hasil pembakaran berada di atmosfer dan setengahnya lagi tersimpan di laut dan digunakan dalam proses fotosintesis oleh diatom dan algae laut lainnya.

Sumber karbondioksida di perairan berasal dari beberapa sumber, yaitu sebagai berikut :

1. Difusi dari atmosfer.  Karbondioksida yang terdapat di atmosfer mengalami difusi secara langsung ke dalam air.
2. Air hujan.  Air hujan yang jatuh ke permukaan bumi secara teoritis memilii kandungan karbondioksida sebesar 0,55-0,60 mg/l yang berasal dari atmosfer.
3. Air yang melewati tanah organik.  Tanah organikyang yang mengalami dekomposisi, mengandung relatif banyak CO₂ sebagai hasil proses dekomposisi.  CO₂ hasil dekomposisi ini akan larut dalam air.
4. Respirasi tumbuhan, hewan, dan bakteri aerob maupun anaerob.  Respirasi tumbuhan dan hewan mengeluarkan karbondioksida sebagai salah satu bentuk akhir, demikian juga dekomposisi anaerob karbohidrat pada bagian dasar perairan.

Sebagian kecil karbondioksida di atmosfer larut dalam uap air membentuk asam karbonat, selanjutnya jatuh sebagai air hujan.  Hal ini juga terjadi jika karbondioksida masuk ke badan air, sekitar 1 % bereaksi dengan air membentuk asam karbonat.

CO₂+ H₂O                        H₂CO₃

H₂CO₃                              H⁺ + HCO₃^-

Pada dasarnya keberadaan karbondioksida di perairan terdapat dalam bentuk gas karbondioksida bebas (CO₂), ion bikarbonat (HCO^3-), ion karbonat (CO₃^2-) dan asam karbonat (H₂CO₃). Karbondioksida bebas digunakan untuk menjelaskan CO₂ terlarut dalam air yang membentuk kesetimbangan dengan CO₂ di atmosfer. Nilai yang terukur biasanya berupa CO₂ bebas. Kadar CO₂ di perairan dapat mengalami pengurangan bahkan hilang akibat fotosintesis evavorasi dan agitasi air.

D.   ALKALINITAS

Alkalinitas adalah gambaran kapasitas air untuk menetralkan asam (Acid Neutralizing Capacity) atau kuantitas anion di dalam air yang dapat menetralkan kation hydrogen. Sering juga disebut sebagai kapasitas penyangga (baffer capacity) terhadap perubahan pH perairan.

Penyusun alkalinitas perairan adalah :

-       Anion Bikarbonat (HCO^3-)

-       Karbonat (CO^3- )

-       Hidroksida (OH^- )

Selain anion di atas, alkalinitas juga dipengaruhi juga oleh Borat (H₂BO₃^- ), silikat (HSiO₃^- ), Fospat (HPO₄^- dan H²PO₄^- ), sulfide (HS^-), dan ammonia (NH₃).

Namun pembentuk alkalinitas yang utama adalah anion bikarbonat (HCO₃^-), karbonat (CO₃^-), hidroksida (OH^-). Di antara ketiga ion tersebut, bikarbonat yang paling banyak di perairan alami.

Kalsium karbonat merupakan senyawa yang memberi kontribusi terhadap nilai alkalinitas dan kesadahan di perairan tawar. Kelarutan kalsium karbonat bereaksi dengan karbondioksida membentuk kalsium bikarbonat (Ca(HCO₃)₂) yang memiliki daya larut lebih tinggi dari kalsium karbonat(CaCO₃).

Selain berasal dari mineral yang ada dalam tanah, karbonat dan bikarbonat dapat berasal dari hasil dekomposisi bahan organic oleh mikroba : seperti persamaan reaksi :

CO₂ + H₂O                   H₂CO₃              (asam karbonat)              (1)

H₂CO₃                          H⁺ + HCO₃^-       (bikarbonat)                     (2)

HCO₃^-                           H⁺ + CO₃^-         (karbonat)                        (3)

CO₃- + H₂O                  HCO₃^- + OH      (hidroksida)                     (4)

Persamaan reaksi (4) menunjukkan bahwa pemanfaatan ion bikarbonat oleh algae sebagai sumber karbon menyebabkan reaksi bergeser ke kanan sehingga terjadi akumulasi hidroksida. Akumulasi hidroksida menyebabkan perairan yang banyak ditumbuhi algae memiliki nilai pH yang tinggi, yaitu 9 – 10. Reaksi – reaksi kimia melibatkan ion hydrogen atau ion hidroksida, sehingga nilai alkalinitas sangat dipengaruhi oleh pH. Hal ini berarti juga bahwa alkalinitas berperan sebagai system penyangga.

Nilai alkalinitas di perairan alami berkisar 5 – ratusan mg/l CaCO₃ namun tidak pernah melebihi 500 mg/liter CaCO₃. Perairan dengan nilai alkalinitas yang terlalu tinggi tidak terlalu disukai organisme aquatik, karena biasanya diikuti dengan nilai kesadahan yang tinggi atau kadar natrium yang tinggi. Perairan dengan nilai . 40 mg/l CaCO₃ disebut perairan sadah (hard water) sedangkan perairan dengan nilai , 40 mg/l CaCO₃ disebut perairan lunak (soft water).

Alkalinitas dipengaruhi oleh : pH, komposisi mineral, temperature, dan kekuatan ion.

Perairan dengan nilai alkalinitas tinggi lebih produktif dari pada perairan beralkalinitas rendah. Tingkat produktifitas perairan ini sebenarnya tidak berkaitan secara langsung dengan nilai alkalinitas, tetapi berkaitan dengan keberadaan fosfor dan elemen esensial lain yang kadarnya meningkat dengan meningkatnya nilai alkalinitas.

Perubahan pH yang terjadi pada perairan beralkalinitas rendah cukup besar, sedangkan perubahan pH yang terjadi pada pH beralkalinitas sedang relatif lebih rendah. Hal ini menunjukkan bahwa alkalinitas yang lebih tinggi memiliki sistem penyangga yang lebih baik.

 

E.  KESADAHAN

Kesadahan (hardenes) adalah gambaran kation logam divalent (valensi dua) dan ion polivalent lainnya seperti ( AL³⁺ , Fe³⁺ , Mn²⁺ , Sr²⁺ , Zn²⁺ , dan H⁺) yang terlarut dalam air. Kesadahan juga diasumsikan sebagai kemanpuan air untuk menetralkan sabun. Kation – kation ini dapat bereaksi dengan sabun (soap) membentuk endapan (presipitasi) maupun dengan anion – anion yang terdapat dalam air membentuk endapan karat pada peralatan logam.

Pada perairan tawar, kation divalent yang paling berlimpah adalah kalsium (Ca²⁺) dan magnesium (Mg²⁺), sehingga kesadahan pada dasarnya ditentukan oleh jumlah kalsium dan magnesium. Kalsium dan magnesium berkaitan dengan anion penyusun alkalinitas, yaitu bikarbonat dan karbonat.

Keberadaan kation yang lain, misalnya Al³⁺ , Fe³⁺ , Sr²⁺ , Zn²⁺ , dan H⁺ juga memberikan kontribusi bagi nilai kesadahan total meski peranannya relatif kecil. Kesadahan dan alkalinitas dinyatakan dengan satuan yang sama, yaitu mg/liter CaCO.

Klasifikasi perairan berdasarkan nilai kesadahan

Nilai Kesadahan	Klasifikasi
0 – 75 ppm	Rendah (Soft)
75 – 150 ppm	Medium ( Medium Hard )
150 – 300 ppm	Sadah ( Hard )
> 300 ppm	Sangat Sadah (Very Hard )

Kesadahan perairan berasal dari kontak air dengan tanah dan bebatuan. Prairan lunak (Soft) yang bersifat asam memiliki kandungan kalsium, magnesium, karbonat, dan sulfat yang rendah. Apabila dipanaskan perairan lunak akan mengakibatkan terjadinya korosi pada logam. Pada perairan sadah (hard) kandungan kalsium, magnesium,

karbonat, dan sulfat yang tinggi, jika dipanaskan perairan sadah akan membentuk deposit (kerak).

F.  SALINITAS

Salinitas secara sederhana menggambarkan kadar garam atau tingkat keasinan air, namun secara ilmiah didefinisikan dengan padatan dalam air setelah semua karbonat dan senyawa organik dioksida dan bromida dan bromide serta iodide dianggap sebagai klorida. Salinitas dinyatakan dalam satuan ppt atau promil (%₀). Tingkat salinitas dapat diukur menggunakan salinometer atau refraktometer.

Nilai salinitas perairan tawar biasanya kurang dari 0,5%₀, perairan payau   0,5 – 30%₀ dan perairan laut 30 – 40%₀. Pada perairan hipersaline, nilai salinitas dapat mencapai kisaran 40%₀ – 8%₀. Pada perairan pesisir, nilai salinitas sangat dipengaruhi oleh masukan air tawar dari sungai.

Salinitas perlu diperhatikan dalam usaha budidaya karena organisme mempunyai toleransi berbeda terhadap salinitas. Salah satu contoh pada udang galah. Udang Galah hidup pada perairan tawar, tetapi pada saat larva hidup pada kondisi payau.

G.  BOD (Biochemical Oksigen Demand)

 (Kebutuhan  Oksigen Biokimia)

BOD adalah Jumlah O₂ yang dibutuhkan oleh mikroba aerob untuk mengoksidasi bahan organik menjadi CO₂ dan H₂O (Davis and Cern Well 1991).

BOD merupakan gambaran secara tidak langsung kadar bahan organik, atau dengan kata lain : BOD menunjukkan jumlah O₂ yang dikomsumsi oleh proses respirasi mikroba aerob yang terdapat pada botol BOD yang di inkubasi pada suhu 20 ^oC selama 5 hari dalam keadaan tampa cahaya. (Boyd, 1988).

BOD hanya menggambarkan bahan organik yang dapat di dekomposisi secara biologi. Bahan organik ini, meliputi : Lemak, protein, kanji, glukosa, ester, dsb. Bahan Organik adalah Hasil pembusukan tumbuh - tumbuhan dan hewan yang telah mati atau hasil buangan dari limbah domestik dan industri.

Nilai BOD dipengaruhi oleh : Suhu, Densitas plankton, keberadaan mikroba serta jenis dan kandungan bahan organik.

Contoh Soal :

Tentukan nilai BOD dari suatu limbah yang diencerkan 5 kali ! Air sampel yang telah diencerkan dan air pengencer sama – sama diaerasi dan ke duanya ditentukan nilai DO awal dan DO 5 hari.

Nilai Oksigen Terlarut (DO) :

DO awal air sampel     = 9,10 mg/l

DO 5 hari air sample    = 4, 3 mg/l

DO awal air pengencer   = 9,10 mg/l

DO 5 hari air pengencer =  8,70 mg/l

Penyelesaian :

·         Konsumsi O₂ dari air sample yang di encerkan =

(DO awal – DO 5 hari air sampel) = 9,10 – 4,30 mg/l

Yang merupakan 1/5 dari air limbah sesungguhnya, sisanya 4/5 adalah air pengencer.

·         Konsumsi O₂ dari air pengencer adalah

(DO awal air pengencer – DO 5 hari air pengencer)

= 9,10 – 8,70 mg/l

·         Pada penentuan nilai BOD, 4/5 bagian dari O₂ dikonsumsi oleh air pengencer harus dikeluarkan sehingga Nilai BOD air limbah adalah =

 = [ ( 9,10 – 4,30 ) – ( 9,10 – 8,70 ) . 4/5 ] x 5

 = [ 4,80 – (0,40 x 4/5) ] x 5

 =  4,48 x 5 = 22,40 mg/l.

Perairan alami Nilai BOD = 0,5  s/d 7,0 mg/l. > 10 mg/l telah mengalami pencemaran.

H.  COD (Chemical Oksigen Demand)

(Kebutuhan O₂ Kimia)

COD adalah  Jumlah O₂ total yang dibutuhkan untuk mengoksidasi secara  kimia  bahan  organik,      baik yang bisa didegradasi    secara biologis  ( biodegra dable ), maupun yang sukar didegradasi secara biologis (non biodegradable) menjadi CO₂ dan H₂O.

Jika pada perairan terdapat bahan organik seperti : Selulosa, tanin, lignin, fenol, polisakarida, benzena, dll, yang resistensi terhadap degradasi biologis, maka pengukuran nilai COD akan lebih sesuai.

Perairan yang memiliki nilai COD tinggi tidak diinginkan bagi kepentingan perikanan dan pertanian.

Nilai COD  < 20 mg/l               tidak tercemar

Nilai COD  > 200 mg/l             tercemar

Nilai COD  = 60.000 mg/l          tercemar berat dari limbah industri

Pengukuran COD didasarkan pada kenyataan bahwa dengan bantuan oksidator kuat ( pothassium dikromat / K₂CR₇O₇ ), hampir semua bahan organik ( 95% - 100% ) dapat dioksidasi.

               Tidak dapat dioksidasi dengan pothassium dikromat

     Bahan organik yang mudah menguap (volatile) contoh : piridin.

Pothassium dikromat dapat bekerja / mengoksidasi bahan organic secara sempurna, apabila berlangsung dalam suasana asam dan pada temperatur tinggi.

Berdasarkan kesempurnaan proses oksidasi bahan organik, dengan netral nilai kandungan Bahan Organik Total (TOM), BOD, COD, persentase bahan organik yang dioksidasi adalah : 25%, 70%, 98%.

I.      BAHAN ORGANIK

Bahan Organik adalah Hasil pembusukan tumbuh - tumbuhan dan hewan yang telah mati atau hasil buangan dari limbah domestik dan industri. Semua bahan organik mengandung Karbon (C) berkombinasi dengan atau lebih elemen lainnya.

Sumber bahan organik :

1.    Alam, contoh : Fiber, minyak nabati dan hewan, alkaloid, selulosa, kanji, gula, dsb.

2.    Sintetis, yang meliputi semua bahan organik yang diproses oleh manusia.

3.    Fermentasi, contoh : Alkohol, aseton, gliserol, antibiotik, asam yang kesemuanya diperoleh melalui aktifitas mikroorganisme.

Bahan organik dikelompokkan menjadi 3 kelompok utama :

1.    Senyawa organik Alipatik : ikatan rantai karbon lurus dan bercabang.

2.    Senyawa organik Aromatik : ikatan cincin karbon terdiri dari 6 atom karbon dengan 3 ikatan ganda.

3.    Senyawa organik Heterosiklik : ikatan cincin karbon dengan salah satu elemen bukan atom karbon.

Contoh bahan organik :

a.    Alipatik

b.    Aromatik

c.    Heterosiklik

d.    Deterjen dan sabun

e.    Pestisida

f.     Senyawa organik yang berkaitan dengan makanan :

·         Karbohidrat

·         Protein dan Asam amino

·         Lemak dan minyak

Bahan – bahan organik yang perlu diperhatikan dalam pengelolaan kualitas air:

1.    Karbohidrat (CHO), bahan organic yang mengandung karbon, hydrogen dan oksigen, contoh : glukosa, selulosa, kanji (starch)

2.    Senyawa nitrogen , contoh : protein, asam amino dan urea

3.    Lemak (lipids atau fats).

Mengingat demikian kompleksnya bahan organic yang terlarut dalam air, maka penentuan masing – masing bahan organic tersebut cukup sulit, sehingga ditentukan Kandungan total bahan organik (Total Organik Carbon/ TOC ).

Bahan organik berbagai jenis yang terdapat di alam dirombak (dekomposisi) melalui proses oksidasi. Oksidasi berlangsung dalam suasana aerob dan anaerob.

Oksidasi Aerob :

                                                                Sel baru

        Bahan organik + bakteri + O₂                                      Senyawa yang stabil

                                                             CO₂, NH₃, H₂O

Oksidasi Anaerob :

                                                      Sel baru

        B. Organik + bakteri                                                    Sel baru

                                                Alkohol & asam + bakteri                                    senyawa                     

                                                                                            CH₄, H₂S, NH₃,        tidak

                                                                                            CO₂, & H₂O             stabil

 Perbedaan yang mendasar antara oksidasi aerob dan an aerob :

Aerob :    O₂ berperan sebagai akseptor ( penerima ion hidrogen ) dan   melepas lebih besar nergi

Anaerob :  bahan organik berperan sebagai akseptor dan melepas lebih sedikit energi, berlangsung pada temperatur yang lebih panas dengan kisaran optimum 35 ^OC – 55 ^OC.

Danau               : bahan an organik  > 10 x dari bahan organik

Air Tanah         : bahan an organik  > 100 x dari bahan organik

Laut                   : bahan an organik  > 30. 000 x dari bahan organik

Rawa                 : bahan organik  > bahan an organik.

Karbon merupakan penyusun utama bahan organik dan merupakan elemen yang paling banyak pada semua mahluk hidup. Senyawa karbon adalah sumber energi semuanya.

Penjumlahan karbon organik total dan an organik total (karbonat (CO₃^-2), bikarbonat (HCO₃^-) dan asam karbonat (H₂CO₃^-) merupakan Nilai Karbon Total.

Karbon an organik  :  CO₂, HCO₃^-, CO₃^2-

Karbon organic       :  Tumbuhan atau biota aquatic baik yang hidup atau mati

                                   (detritus, limbah industri dan domestic).

J.   NITROGEN (N)

Nitrogen dalam perairan berupa nitrogen an organik dan organik.

Nitrogen anorganik, contoh  :

·         Ammonia (NH₃)

·         Ammonium (NH₄)

·         Nitrit (NO₂)

·         Nitrat (NO₃) dan molekul Nitrogen (N₂) dalam bentuk gas.

Nitrogen  organik, contoh : Protein, asam amino dan urea.

K.  AMMONIA ( NH₃ )

NH₃ dan garam – garamnya bersifat mudah larut dalam air. Ion ammonium (NH₄) adalah bentuk transisinya.

Sumber Ammonia (NH₃) dalam perairan :

1.  Hasil pemecahan   N  organic ( protein dan urea )

                                   N anorganik, yang terdapat dalam tanah & air.

2. Berasal dari dekomposisi bahan organik ( tumbuhan dan biota aquatik yang telah mati ) yang dilakukan oleh mikroba dan jamur, dikenal dengan istilah ammonifikasi.

      N organik + O₂         NH₃ – N + O₂          NO₂ – N + O₂          NO₃ - N   

                                              Ammonifikas           nitrifikasi

3. Tinja (feces) dari biota aquatic yang merupakan limbah aktifitas metabolisme.

4.  Reduksi gas N yang berasal dari proses difusi udara atmosfer, limbah indusri dan aquatik.

5.  Reduksi Nitrat (denitrifikasi) oleh aktifitas mikroba pada kondisi anaerob.

Ammonia bebas (NH₃) yang tidak terionisasi bersifat toksik terhadap organisme aquatik, akan tetapi ammonia bebas tidak dapat diukur secara langsung. NH₃ yang terukur di perairan berupa ammonia total ( NH₃ & NH₄⁺ ). Persentase ammonia bebas meningkat dengan meningkatnya pH dan temperatur perairan. Toksisitas ammonia terhadap organisme aquatik meningkat dengan menurunnya oksigen terlarut, dan meningkatnya pH & temperatur.

Avertebrata air lebih toleran dari pada ikan terhadap toksisitas ammonia. Ikan tidak dapat mentolerir ammonia bebas dengan kadar yang terlalu tinggi, karena dapat mengganggu proses pengikatan oksigen terlarut oleh darah.

*  Kadar NH₃ bebas sebaiknya tidak melebihi 0,02 mg/l

    Kadar NH₃ bebas  > 0.02 mg/l bersifat toksik pada beberapa jenis ikan

* Kadar NH₃ yang tinggi merupakan indikasi adanya pencemaran bahan  organik dari limbah domestik, industri dan limpasan pupuk pada pertanian.

L.  NITRIT ( NO₂ )

NO₂ biasanya ditemukan dalam jumlah yang sangat sedikit di perairan alami, kadarnya lebih kecil dari pada nitrat karena bersifat tidak stabil jika terdapat O₂. NO₂ merupakan bentuk peralihan antara ammonia & nitrat (nitrifikasi), dan antara nitrat & gas N₂ (denitrifikasi).

Keberadaan NO₂ menggambarkan berlangsungnya proses biologis, perombokan bahan organik dengan O₂ terlarut yang rendah.

Kadar NO₂ > 0,05 mg/l dapat bersifat toksik bagi organisme perairan yang sangat sensitif.

Kadar NO₂ di perairan alami sekitar 0,001 mg/l, sebaiknya tidak melebihi 0,05 mg/l. Di perairan kadar NO₂ jarang melebihi 1mg/l.

Konsumsi NO₂ yang berlebihan dapat mengakibatkan terganggunya proses pengikatan O₂ oleh Hemaglobin darah yang selanjutnya membentuk metheglobin yang mampu mengikat O₂.

M.  NITRAT ( NO₃ )

*  NO₃ adalah bentuk  N  utama di perairan alami.

*  NO₃ adalah nutrient utama bagi pertumbuhan tanaman dan algae.

*  NO₃ sangat mudah larut dalam air dan bersifat stabil.

                       Nitrosomonas

   2NH₃ + 3 O₂                         2NO₂^- + 2H ⁺ + 2H₂O             oksidasi NH₃

                          Nitrobacter

   2NO₂ ^- + O₂                          2NO₃^-                          oksidasi Nitrit

*  Nitrifikasi merupakan oksidasi ammonia menjadi Nitrit & Nitrat

* Nitrosomonas dan Nitrobacter adalah bakteri kemotrofik, yaitu bakteri yang  mendapat energi dari proses kimiawi.

*  Proses nitrifikasi sangat dipengaruhi oleh beberapa parameter :

    a. Kadar O₂ terlarut < mg/l, reaksi akan berjalan lambat

    b. pH optimum adalah 8 & 9, pada pH < 6 reaksi akan berhenti.

    c. Bakteri              menempel pada sedimen dan batu padatan lainnya

    d. Kecepatan pertumbuhan bakteri nitrifikasi lebih lambat dari pada bakteri heterotrof, sehingga apabila bahan organik banyak, maka pertumbuhan bakteri heterotrof akan melebihi bakteri nitrifikasi.

* Nitrat merupakan sumber Nitrogen (N) bagi tumbuhan, selanjutnya menjadi protein.

              NO₃^- + CO₂ + tumbuhan + cahaya matahari                      protein

*  NO₃ dapat digunakan untuk mengklasifikasi tingkat kesuburan perairan :

    ► Perairan Oligotrofik  0 – 1 mg/l

    ► Perairan Nesotrofik  1 – 5 mg/l

    ►Perairan Eatrofik 5 –50 mg/l            menggambarkan terjadinya    pencemaran

III. PENGELOLAAN KUALITAS AIR SECARA KIMIA

A.   PENGENDAPAN SECARA KOAGULASI

Cara ini ditujukan untuk mengendapkan padatan halus ( terutama partikel lempung ) yang tidak terendapkan dengan cara pengendapan gravitasi biasa. Permukaan partikel lempung pada dasarnya terdiri atas ion bermuatan negatif.  Ion negatif ini akan mengabsorbsi ion positif yang ada dalam air.  Peristiwa ini menyebabkan permukaan laur partikel lempung diselimuti oleh ion – ion positif.  Ketika partikel – partikel tersebut saling berdekatan, maka akan terjadi daya tolak menolak ( karena muatannya sama – sama positif ).  Daya tolak – menolak inilah yang menyebabkan partikel lempung tidak dapat membentuk agregat yang lebih besar dan lebih berat, sehingga sulit mengalami pengendapan.

Penambahan koagulan ke dalam air terbukti mampu menanggulangi permasalahan di atas.  Bahan ini mengandung ion logam seperti halnya Na⁺ pada koagulan NaCl, Ca²⁺ pada CaSO₄, Mg²⁺ pada MgSO_4, Al³⁺ pada Al₂(SO₄), dan Fe³⁺ pada Fe₂(SO4) ₃.  Ion logam bermuatan positif inilah berfungsi sebagai ” jembatan ” yang menghubungkan antara partikel lempung sehingga terjadi koagulasi atau pembentukan gumpalan / agregat yang lebih besar dan lebih berat.  Semakin banyak jumlah muatan positif pada ion logam, maka koagulasi semakin efektif.  Koagulan yang selama ini sering digunakan adalah : Al₂(SO₄)₃, dosis 15 – 25 mg/l serta  CaSO₄ dan MgSO₄ dengan dosis masing – masing 100 – 300 mg/l.

B.   PENGAPURAN

Pengapuran merupakan salah satu tindakan yang perlu dilakukan dalam melaksanakan pengelolaan kualitas air media budidaya, baik tambak maupun kolam.  Ada 3 (tiga) type dasar kolam/tambak yang perlu dikapur :

►  Kolam / tambak kotor yang mengandung banyak bahan organik dan lumpur.

►  Kolam / tambak dengan air ber pH rendah / asam akibat tanah dasar yang asam dan sumber air tanah.

►  Kolam / tambak yang airnya mengandung mineral – mineral yang bersifat asam sulfat dari sumber air.

Adapun fungsi dari pengapuran adalah sebagai berikut :

►  Meningkatkan pH tanah dan air

►  Membunuh jasad – jasad renik penyebab penyakit dan hewan liar

►  Mengikat dan mengendapkan butiran lumpur halus

►  Memperbaiki kualitas tanah

Salah satu sumber kemasan air tambak adalah tanah dasar.  Perbaikan pH air tanpa perbaikan pH tanah dasar tidak akan berhasil.  Kapur dapat digunakan untuk memperbaiki pH tanah secara praktis, aman, dan murah.  Pada dasarnya kapur terbagi atas 5 (lima) jenis : kapur pertanian (CaCO₃), kalsium hidroksida ( Ca(OH)2 ), kalsium oksida (CaO), basic slag (sisa industri besi), dan kapur cair ( Ahmad, et.al, 1998 ).  Kapur pertanian tidak hanya terdiri dari kalsium dan karbonat saja, tetapi juga mengandung magnesium.  Kapur pertanian yang banyak mengandung magnesium disebut dolomit ( Ca Mg(CO₃)₂).  Kalsium karbonat (CaCO₃) dianggap memiliki nilai penetral 100 %.

Nilai penetral dari beberapa jenis kapur

Senyawa	Nilai Penetral ( 100% )
CaO (kapur tohor) Ca(OH)2 (kapur bangunan) CaMg(CO3)2 (dolomit) CaCO3 (kapur pertanian) CaSiO3 (kapur silikat)	179 135 108 100 86

Semakin tinggi nilai penetral suatu senyawa, makin rendah jumlah senyawa tersebut diperlukan untuk menetralkan derajat kemasaman yang sama.  Namun di lapangan tidak mutlak demikian, karena dosis dipengaruhi banyak faktor, antara lain :

a.    Jenis kapur

b.    Ukuran butiran kapur : semakin halus butiran kapur, semakin cepat kapur bereaksi.

c.    pH tanah : pH tanah rendah membutuhkan kapur yang lebih banyak untuk menetralkannya.

d.    Jenis dan tekstur tanah : tanah yang mengandung pirit memerlukan kapur yang lebih banyak sehingga mengapuri tanah yang mengandung bahan organik tinggi memerlukan kapur yang lebih banyak.

Kebutuhan kapur karbonat (CaCO₃) yang diperlukan (kg/Ha) untuk menaikkan pH berbagai jenis tanah sehingga mencapai 7

pH Lumpur	Tekstur
	Lempung liat	Lempung berpasir	Pasir
< 4	14.320	7.160	4.475
4,1 – 4,5	10.740	5.370	4.475
4,6 – 5,0	8.950	4.475	3.580
5,1 – 5,5	5.370	3.580	1.790
5,5 – 6,0	3.580	1.790	875
6,1 – 6,5	1.790	1.740	0

Kapur yang biasa digunakan adalah kapur pertanian : CaCO₃ & Mg(CO₃)₂ karena lebih murah, aman dan efektif.  Penggunaan CaO & Ca(OH)₂ sebenarnya lebih efektif karena re3aksi lebih cepat namun perlu kehati – hatian, karena apabila tidak akan menimbulkan stress bahkan kematian pada ikan.  Hal ini karena reaksi terlalu cepat sehingga kadang – kadang pH naik sampai pada tingkat yang dapat meracuni ikan.

Contoh perhitungan dosis kapur :

Apabila diketahui dosis kapur tohor 500 mg/m², sedangkan luas lahan adalah 10 Ha, berapakah ton kapur yang dibutuhkan ?

Diketahui :

-   Dosis kapur 500 mg/m²

-   Luas lahan 10 Ha

   Ditanyakan : Jumlah kapur ?

1 Ha = 10.000 m²

Jumlah kapur   = 500 gram/m² x 10.000 m²

                           = 5.000.000 gram

                           = 5.000 kg

                           = 5 ton

Jadi kapur yang digunakan untuk menetralkan pH air tambak adalah 5 ton.

C.   BAHAN - BAHAN DALAM PENGELOLAAN KUALITAS AIR

a.  Arang Aktif

Arang aktif atau karbon aktif merupakan bahan berspektrum absorbsi yang luas.  Dalam bentuk butiran (granula) atau tepung merupakan type dari filter fisika kimia.  Bahan / zat – zat yang dapat diserap/ditiadakan dengan penggunaan karbon aktif, antara lain :

1.    Warna (berfungsi sebagai discoloration)

2.    Fosfat

3.    Klorin

4.    Kloramin

5.    Logam berat

6.    Berbagai bahan beracun lainnya dengan berbagai tingkatan.

Namun, arang aktif tidak dapat menyingkirkan atau menyerap amoniak, nitrit ataupun nitrat.  Pada dasarnya karbon aktif terbagi atas 2 jenis :

1.    Karbon aktif fasa cair yamg dihasilkan dari material dengan berat jenis rendah. Jenis ini salah satunya adalah karbon aktif dari sekam padi yang bentuk butirannya rapuh dan muidah hancur, mempunyai kadar abu tinggi berupa silikat dan biasanya digunakan untuk : menghilangkan bau, rasa, warna dan kontaminan organik lainnya.

2.    Karbon aktif fasa gas yang dihasilkan dari bahan dengan berat jenis tinggi.

Kemanpuan karbon aktif mengabsorbsi ditentukan juga oleh struktur kimia, yaitu adanya atom O, H, dan C yang terikat secara kimia, sebabnya penggunaan karbon ini sebagai media filter untuk jangka panjang tidak tepat.

b.  Zeolit

Zeolit adalah senyawa zat kimia alumino-silikat terhidrasi dengan unsur utama yang terdiri dari kation alkali dan alkali tanah : natrium, kalium dan barium.  Senyawa ini berstruktur tiga dimensi dan mempunyai pori yang dapat diisi molekul air.

Mineral zeolit yang paling umum dijumpai adalah klinoptirotit, yang mempunyai rumus kimia (Na₃K₃)(Al₆Si₃₀O₇₂).24H₂O.  Ion Na⁺ dan K⁺ merupakan kation yang dapat dipertukarkan, sedang atom  Al dan Si merupakan struktur kation dan oksigen yang akan membentuk struktur tetrahedron pada zeolit.  Molekul – molekul air yang terdapat dalam zeolit merupakan molekul yang mudah lepas.

Penggunaan zeolit adalah untuk bahan baku water treatment, mengikat logam berat yang bersifat meracuni tanaman misalnya Pb dan Cd, pembersih limbah cair dan rumah tangga, untuk industri pertanian, peternakan, industri kosmetik, farmasi dll.

Zeolit mempunyai beberapa sifat, antara lain :

·         mudah lepas air akibat pemanasan, tetapi juga mudah mengikat kembali molekul air dalam udara lembab, sehingga dapat digunakan sebagai bahan pengering.

·         Zeolit mudah melepas natrium dan digantikan dengan mengikat kalsium dan magnesium, sehingga zeolit dapat digunakan untuk melunakkan air.

·         Zeolit dengan ukuran rongga tertentu digunakan pula sebagai katalis untuk mengubah alkohol menjadi hidrokarbon sehingga alkohol dapat digunakan sebagai bensin.

Zeolit banyak ditemukan di india, siprus, jerman dan amerika serikat. Di Indonesia banyak ditemukan di Lampung dan Jawa Barat.

c.  Resin

Resin bekerja sebagai magnet yang bekerja sebagai penarik substansi terlarut seperti koloid dan substansi spesipik seperti amoniak dan nitrat.  Ada beberapa type resin yang dapat mengikat berbagai jenis substansi.  Penggunaannya memang cukup banyak, hanya saja kapasitas resin sangat terbatas.  Bila sudah jenuh, resin dapat dicuci dengan air garam.  Kalau sudah jenuh dan tidak terkontrol, sangat mungkin kehidupan ikan makin buruk.  Untuk itulah, sebaiknya penggunaan resin tidak berulang atau harus sering diganti dengan ang baru.

d.  Ozon

Ozon dan sinar ultraviolet biasanya digunakan sebagai desinfektan. Ozon dibuat dengan menggunakan ozonator yang dialiri udara beroksigen. Sementara sinar ultravioletdibuat dengan menggunakan lampu neon berwarna ungu (violet).  Sinar ungu yang masuk ke air berfungsi sebagai disinfektan.  Kadar ozon harus pas, kalau terlalu besr insang ikan akan rusak, sebaliknya bila terlalu sedikit penggunaannya tidak efektif.

REFERENSI

Hamsiah, (1999), Kumpulan materi kuliah Ekologi perairan. Program pasca sarjana IPB.

Usman, H. (         ), Manajemen kualitas Air. Bahan kuliah manajemen kualitas air. UNISMUH Makassar.

Wardoyo, S.T.H. (1975), Pengelolaan Kualitas Air(Water quality management).