2.4. Sedimen Dasar Perairan
2.4.3. Kualitas dan Sebaran Sedimen a Kualitas Sedimen
Banyak polutan organik dan anorganik diperairan laut diserap oleh partikulat dalam air yang kemudian membentuk sedimen pada dasar laut. Masuknya bahan pencemar kelingkungan perairan dan terendapkan atau teradsorpsi pada permukaan sedimen, maka akan mengakibatkan terjadinya pengaruh/perubahan kualitas sedimen. Sehingga sedimen sering dijadikan sebagai proses akhir pembawaan persisten polutan kedalam lingkungan perairan. Sedimen sangat diperlukan bagi kehidupan biota laut, termasuk pula spesies penting makanan yang diperdagangkan.
Senyawa toksik yang terakumulasi dalam sedimen memiliki potensi yang berbahaya terhadap organisme laut dan bila dikonsumsi akan berbahaya bagi kesehatan bagi manusia. U.S. Environmental Protection Agency (EPA)
sebelumnya telah menetapkan kriteria kualitas sedimen didasarkan pada situasi, atau kondisi tertentu, dimana total organic carbon sama atau melebihi 0,2 % dari berat sedimen kering (1998). U.S. EPA mendefinisikan bahwa sedimen yang terkontaminasi adalah sedimen perairan yang mengandung bahan kimia yang melebihi aspek kesesuaian perairan yang mengandung bahan kimia sedimen dan kesesuaian geokimiawi, toksikologi, kriteria kualitas sedimen dan kesesuaian pengukuran, atau dipertimbangkan sebaliknya memiliki sifat ancaman bahaya bagi kesehatan dan lingkungan . Ada beberapa alasan penting mengapa kriteria kualitas sedimen diperlukan untuk melengkapi kriteria kualitas perairan, seperti sejumlah kontaminan di badan air yang dapat terakumulasi pada tingkat berbahaya pada sedimen (Chapman , 1992).
Kualitas sedimen juga dapat mengintegrasikan gambaran konsentrasi (kuantitas) kontaminan dalam jangka panjang. Lebih jauh bahwa sedimen sangat penting bagi ekosistem perairan, lahan kehidupan, sumber hara, makanan bagi biota perairan. Demikian juga faktor kondisi lingkungan bentik yang terdiri dari cacing, krustasea, dan larva serangga yang hidup pada sedimen didasar badan air sering dijadikan salah satu indikator penting dalam menentukan kualitas sedimen diperairan. Dikarenakan sifat kontaminan yang dapat mematikan atau membuat stress organisme bentik, dan mengurangi ketersediaan makanan bagi hewan besar, sehingga kondisi keberadaan lingkungan bentik sering dijadikan indikator keberadaan kontaminan atau parameter kualitas sedimen dilingkungan perairan tersebut.
Namun demikian didalam menentukan kriteria kualitas penting diperhatikan terutama maksud dan tujuannya, hal ini dikarenakan sifat sedimen yang berubah-ubah yakni karena sifatnya yang dapat terlarut diperairan ataupun terendapkan kembali ke dasar air akibat adanya pengaruh lingkungan perairannya. Sehingga di dalam penentuan kriteria kualitas sedimen , beberapa hal perlu diperhatikan yaitu: adanya petunjuk yang digunakan dalam menentukan kualitas sedimen diantaranya berdasarkan sejauh mana efek/kerusakan biota dilingkungan perairan.
b. Logam dalam Sedimen
Logam memasuki sistem perairan sebagai akibat pelapukan batuan dan tanah, dari erupsi vulkanik dan berbagai aktivitas manusia, meliputi pertambangan, pengelolaan atau penggunaan logam dan/atau bahan yang mengandung logam. Logam berat pencemar yang paling utama adalah timbal, merkuri, kadmium, krom, arsen, dan tembaga. Terdapat berbagai jenis sumber polutan logam: sumber tak bergerak, dimana polutan berasal dari sumber tunggal (polusi terlokalisasi) yang dapat diidentifikasi. Sumber tipe kedua adalah sumber bergerak, dimana polutan berasal dari sumber terdispersi (dan seringkali sulit diidentifikasi). Terdapat beberapa contoh sumber pencemaran logam terlokalisasi, seperti pelapukan alamiah dari bijih batuan dan partikel logam yang berasal dari pabrik bertenaga bahan bakar batu bara, melalui cerobong asap di udara, air dan tanah di sekitar pabrik. Polusi logam dalam air paling umum berasal dari industri
pertambangan. Umumnya industri pertambangan menggunakan sistem drainase pertambangan asam untuk melepas logam berat dari bijihnya, karena logam umumnya sangat mudah larut dalam larutan asam. Setelah sistem drainase, larutan asam tersebut terdispersi dalam air tanah, mengandung logam dalam konsentrasi tinggi (KLH dan PKRKL-FMIPA-UI, 2005).
Berdasarkan kajian pendahuluan KLH dan PKRKL-FMIPA-UI (2005) dijelaskan bahwa jika pH dalam air menurun, kelarutan logam meningkat dan partikel logam menjadi lebih mudah terlepas. Hal ini menyebabkan logam bersifat lebih toksik dalam air lunak. Logam dapat menjadi “terkunci” di dasar sedimen, dan logam tersebut dapat bertahan selama bertahun-tahun. Aliran yang berasal dari drainase di wilayah pertambangan umumnya bersifat sangat asam dan mengandung logam terlarut dalam konsentrasi tinggi dengan sedikit kehidupan akuatik didalamnya. Kedua jenis pencemaran logam, baik yang terlokalisasi maupun terdispersi, dapat menyebabkan kerusakan lingkungan karena logam tidak dapat mengalami biodegradasi. Secara umum, bentuk ion suatu logam bersifat lebih beracun, karena dapat membentuk senyawa yang toksik dengan ion lainnya.
Beberapa logam seperti mangan, besi, tembaga, dan seng merupakan mikronutrien. Logam-logam tersebut bersifat esensial terhadap kehidupan dalam konsentrasi yang tepat, namun jika berlebih, bahan kimia tersebut dapat bersifat racun. Pada saat yang sama, paparan dalam konsentrasi rendah dan jangka panjang terhadap logam berat dapat menyebabkan efek kesehatan yang serius di waktu mendatang. Adanya toleransi terhadap logam juga telah diketahui dalam invertebrata dan dalam ikan.
Sedimen merupakan “adsorben alami” yang mampu mengikat senyawa- senyawa organik dan anorganik dalam konsentrasi tinggi. Pada kebanyakan ekosistem perairan, sedimen mengandung berbagai jenis kontaminan dalam konsentrasi yang tinggi, tergantung pada sifat-sifat adsorpsi dan desorpsi sedimen (Haerudin, 2006).
Jenis-jenis polutan yang dapat ditemukan dalam sedimen atas (US-EPA, 2004):
Nutrien, termasuk kedalamnya senyawa posfor dan nitrogen seperti ammonia. Kadar posfor yang tinggi dalam air dapat menyebabkan pertumbuhan alga
yang tidak terkendali. Bilamana alga mati dan mengalami dekomposisi, kandungan oksigen dalam air menurun tajam. Konsentrasi amoniak yang tinggi dapat meracuni hewan bentos
Hidrokarbon terhalogenasi atau senyawa-senyawa organik persisten, yaitu kelompok bahan kimia yang sulit diurai seperti DDT dan PCB
Hidrokarbon polisiklik aromatik (PAH = polycyclic aromatic hydrocarbon) yaitu kelompok bahan kimia yang dihasilkan oleh industri perminyakan dan hasil sampingannya
Logam termasuk kedalamnya besi, mangan, timbal, kadmium, seng dan raksa; metalloid seperti arsen dan selenium
Konsentrasi logam dalam sedimen biasanya mencapai 3 – 5 kali lebih tinggi dari konsentrasi logam dalam air di atasnya (Bryan and Langston, 1992
dalam Haerudin, 2006). Oleh karena itu identifikasi berbagai jenis logam yang berasal dari berbagai sumber pada kawasan pesisir, dapat diidentifikasi lebih cepat dengan menganalisis sedimen dibanding kuantifikasi konsentrasi logam yang terdapat dalam air (Forster and Wittmann, 1981 dalam Haerudin, 2006).
Sumber utama logam berat di dalam lingkungan ada 5 yaitu: erosi batuan, kegiatan industri pertambangan biji besi dan logam lainnya, pemanfaatan logam dan senyawaan logam dalam industri, pembakaran bahan bakar fosil dan leaching
dari tempat pembuangan sampah (Wittman and Fotstner, 1980 dalam Haerudin, 2006). Logam berat dikelompokkan sebagai polutan konservatif oleh karena tidak dapat diurai oleh mikroba dan masih tersedia dalam taraf tertentu untuk tumbuhan dan hewan dan kadang-kadang menimbulkan efek yang berbahaya (Dryssen and Wedborg, 1980 dalam Haerudin, 2006).
Saat ini, baku mutu logam dalam sedimen belum ditetapkan dalam regulasi di Indonesia. Namun beberapa negara telah mengeluarkan quality guideline untuk logam dan organik dalam sedimen. NOAA (National Oceanographic and Atmospheric Administration) melalui program National Status dan Trends di US menetapkan pedoman mutu sedimen dengan pendekatan ERL (effects range-low) dan ERM (effects range-median). ERL adalah konsentrasi elemen logam atau organik dalam sedimen pada persentil kesepuluh yang tidak atau jarang menunjukkan efek toksisitas. Sementara ERM adalah
konsentrasi elemen logam atau organik dalam sedimen pada persentil kesepuluh yang menunjukkan efek toksik.
Berdasarkan hasil penelitian National Status and Trends Program US di lingkungan pesisir dan lautan teridentifikasi konsentrasi beberapa logam berat di dalam sedimen. Konsentrasi arsen (As) dikategorikan tinggi pada konsentrasi 13 μg/g dry wt, kadmium (Cd) pada konsentrasi 0,54 μg/g dry wt, dan timbal (Pb) pada konsentrasi 45 μg/g dry wt (Daskalakis dan O’Connor, 1995 dalam Neff, 2001). Hasil penelitian konsentrasi logam berat pada sedimen di lingkungan pesisir dan lautan selengkapnya disampaikan pada Tabel 7.
Tabel 7. Hasil penelitian konsentrasi logam berat pada sedimen
ERL ERM Konsentrasi Tinggi
Parameter --- μg/g dry wt --- Arsenic (As) 8,2 70 13 Cadmium (Cd) 1,2 9,6 0,54 Chromium (Cr) 81 370 125 Copper (Cu) 34 270 42 Lead (Pb) 46,7 218 45 Mercury (Hg) 0,15 0,71 0,22 Zink (Zn) 150 410 135
Sumber: The National Status and Trends Program US
Florida melalui lembaga FDEP (Florida Department of Enviromental Protection) menetapkan pedoman mutu sedimen dengan pendekatan TEL (treshold effects level) dan PEL (probable effect level). TEL didefinisikan sebagai batas tertinggi (upper limit) dari konsentrasi dalam sedimen yang tidak berpengaruh (>75%, data tidak berpengaruh). Sementara PEL adalah batas terendah (lower limit) kisaran konsentrasi yang berlawanan dengan pengaruh biologi (>75% data berpengaruh). Pedoman mutu sedimen logam dalam sedimen dari NOAA dan FDEP disampaikan pada Tabel 8.
Tabel 8. Pedoman mutu sedimen NOAA dan FDEP
NOAA Guidelines FDEP Guideline
Parameter ERL ERM TEL PEL --- mg/kg dry wt --- Cadmium (Cd) 1,2 9,6 0,68 4,21 Chromium (Cr) 81 370 52,3 160 Copper (Cu) 34 270 18,7 108 Lead (Pb) 46,7 218 30,2 112 Mercury (Hg) 0,15 0,71 0,13 0,7 Nickel (Ni) 20,9 51,6 15,9 42,8 Silver 1,0 3,7 0,73 1,77 Zink (Zn) 150 410 124 271
Sumber: NOAA (1990) dan FDEP (1996)
Pada tahun 1999, Kanada juga telah mengeluarkan pedoman mutu sedimen melaui CCME (The Canadian Council of Minester of the Environment). Pendekatan ini berdasarkan FDEP melalui nilai-nilai PEL dan TEL. Pedoman mutu logam berat pada sedimen berdasarkan CCME disampaikan pada Tabel 9.
Tabel 9 Pedoman mutu sedimen berdasarkan CCME
IGM PEL-M IGF PEL-F
No. Parameter --- (mg/kg dry wt) --- 1. Arsenic (As) 7.24 41.6 123 315 2. Cadmium (Cd) 0.7 4.2 0.6 3.5 3. Chromium (Cr) 52.3 160 37.3 90.0 4. Copper (Cu) 18.7 108 35.7 197 5. Lead (Pb) 30.2 112 35 91.3 6. Mercury (Hg) 0.13 0.70 0.17 0.486 7. Zinc (Zn) 124 271 123 315
Sumber: CCME, 1999; IGM: interim guideline marine; PEL-M: probable effect level marine; IGF: interim guideline freshwater; PEL-F: probable effect level- freshwater.
c. Sebaran Spasial Sedimen
Keberadaan lumpur di dasar perairan sangat dipengaruhi oleh banyaknya partikel tersuspensi yang dibawa oleh air tawar dan air laut serta faktor-faktor yang mempengaruhi penggumpalan, pengendapan bahan tersuspensi tersebut, seperti arus dari laut (Nybakken, 1988). Kebanyakan estuari didominasi oleh substrat lumpur. Selanjutnya dijelaskan bahwa lumpur yang terdapat didalam muara merupakan penjebak bahan organik yang baik. Knox (1986) menyatakan bahwa sedimen estuaria merupakan lingkungan yang sangat kompleks, karena sedimen yang berada di muara berasal dari beberapa sumber, meliputi dari daratan yang dibawa air sungai (fluvial sediment), dan sedimen dari laut (marine sediment).
Odum (1996) menyatakan bahwa nilai pH substrat erat hubungannya dengan bahan organik substrat, jenis substrat dan kandungan oksigen. Kecepatan arus secara tidak langsung mempengaruhi substrat dasar perairan. Nybakken (1988) menyatakan bahwa perairan yang arusnya kuat akan banyak ditemukan substrat berpasir.
Akumulasi logam berat ke dalam sedimen dipengaruhi oleh jenis sedimen. Tipe sedimen dapat mempengaruhi kandungan logam berat dalam sedimen, dengan kategori kandungan logam berat dalam lumpur>lumpur berpasir>berpasir (Korzeniewski & Neugabieuer, 1991 dalam Amin, 2002).
Aktivitas pertambangan timah di Telaga Tujuh Karimun, Kepulauan Riau hanya sedikit menyumbang logam Cu dan lebih banyak menyumbang logam Pb dan Zn. Namun demikian beberapa aktivitas seperti pelabuhan, pelayaran, pembuatan kapal, perikanan, dan pemukiman penduduk sudah mulai memberikan pengaruh peningkatan Cu (Efriyeldi, 1991).
Meador et al. (1998) menyatakan bahwa paling sedikit ada 4 faktor yang dapat mempengaruhi distribusi polutan dalam sedimen yaitu: ukuran butiran sedimen, status redoks, karbon organik dan bioturbasi. Konsentrasi logam berat pada lumpur (sedimen), tidak saja ditentukan oleh proses pelapukan batuan, tetapi juga dipengaruhi konsentrasi bahan organik, komposisi mineral serta ukuran (partikel) endapan lumpur tersebut (Togwell, 1979 dalam Haerudin, 2006).
Sedimen yang berukuran halus (clay dengan diameter 20 mikron) mampu menyerap polutan dalam jumlah yang lebih besar dibanding sedimen berukuran besar. Karbon mampu melakukan ikatan dengan sedimen dalam bentuk ikatan komplek, sehingga semakin tinggi konsentrasi karbon organik dalam sedimen, kemungkinan akan semakin tinggi konsentrasi polutan yang terdapat didalamnya.
Sedimen halus memiliki presentasi bahan organik yang lebih tinggi dibanding sedimen kasar. Hal ini berkaitan dengan kondisi lingkungan yang tenang, sehingga memungkinkan pengendapan sedimen lumpur yang diikuti oleh akumulasi bahan organik ke dasar perairan (Wood, 1987 dalam Haerudin, 2006). Dalam sedimen kasar kandungan bahan organik biasanya rendah, karena partikel halus tidak mengendap. Sedimen yang halus biasanya mempunyai kendungan bahan organik yang tinggi, karena adanya gaya tarik menarik elektronika antara partikel sedimen dengan partikel mineral, pengikatan oleh partikel organik dan pengikat oleh sekresi lendir organisme.
2.5. Bentos