DAFTAR LAMPIRAN
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Oksigen Terlarut
Oksigen terlarut dibutuhkan oleh semua jasad hidup untuk pernapasan, proses metabolisme, atau pertukaran zat yang kemudian menghasilkan energi untuk pertumbuhan dan pembiakan. Di samping itu, oksigen juga dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan-bahan organik dan anorganik dalam proses aerobik (Boyd 1982). Oksigen berperan penting sebagai indikator dalam penentuan kualitas suatu perairan (Satria 2007).
2.1.1. Sumber oksigen terlarut dalam perairan
Oksigen terlarut di perairan bersumber dari proses fotosintesis dan proses difusi dari udara bebas (Boyd 1982). Menurut Schmittou (1990), sebagian besar (90-95%) oksigen masuk ke perairan waduk atau danau melalui proses fotosintesis kemudian oleh difusi dari udara, dan yang paling kecil oleh aliran air yang memasuki badan perairan. Fotosintesis memiliki peranan yang lebih penting dalam mengatur konsentrasi oksigen terlarut di perairan dibandingkan dengan proses fisika (Boyd 1982). Secara umum proses fotosintesis dapat ditunjukkan pada reaksi berikut.
6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 (Cole 1983)
Faktor pengontrol yang mempengaruhi kecepatan proses fotosintesis dan konsentrasi oksigen terlarut di perairan adalah suhu, cahaya, konsentrasi nutrien, spesies dari fitoplankton yang hidup di perairan, kelimpahan plankton, turbulensi, dan faktor lainnya. Pada lapisan permukaan hingga perairan kolam, konsentrasi oksigen terlarut akan semakin meningkat seiring dengan meningkatnya kelimpahan plankton (Boyd 1982).
Difusi oksigen dari atmosfer ke perairan pada hakekatnya berlangsung relatif lambat meskipun terjadi pergolakan massa air. Laju transfer oksigen tergantung pada konsentrasi oksigen terlarut di lapisan permukaan, konsentrasi saturasi oksigen, dan akan bervariasi sesuai kecepatan angin (Seller dan Markland 1987). Difusi oksigen dari udara bebas terjadi ketika berlangsung kontak antara campuran gas atmospheric dengan air, dengan syarat air berada dalam keadaan undersaturated
(Boyd 1982). Oksigen bawaan yang masuk ke dalam badan perairan dapat terjadi karena adanya inflow (Wetzel 2001).
Odum (1993) menyatakan bahwa perairan tergenang biasanya memiliki stratifikasi secara vertikal yang diakibatkan oleh perbedaan intensitas cahaya dan perbedaan suhu secara vertikal pada kolom perairan. Bila dibagi berdasarkan ada tidaknya cahaya pada suatu lapisan perairan, maka ada dua kelompok lapisan, yaitu lapisan fotik (eufotik, kompensasi, dan disfotik) dan lapisan afotik. Berdasarkan perbedaan intensitas cahaya yang masuk ke perairan, stratifikasi vertikal kolom air pada perairan menggenang dikelompokkan sebagai berikut.
a. Lapisan eufotik, yaitu lapisan yang masih mendapatkan cukup matahari. Pada lapisan ini oksigen yang dihasilkan dari proses fotosintesis lebih besar daripada oksigen yang digunakan untuk respirasi.
b. Lapisan kompensasi, yaitu lapisan dengan intensitas cahaya tinggal 1% dari intensitas cahaya permukaan atau yang dicirikan oleh hasil fotosintesis yang sama dengan hasil respirasi.
c. Lapisan profundal, yaitu lapisan di bawah lapisan kompensasi dengan intensitas cahaya sangat kecil (disfotik) atau sudah tidak ada lagi cahaya (afotik).
2.1.2. Pemanfaatan oksigen terlarut
Oksigen terlarut di perairan dimanfaatkan oleh tumbuhan air (termasuk di dalamnya fitoplankton) dan biota perairan lainnya dalam proses respirasi, serta mikroba untuk mendekomposisi bahan organik. Penggunaan oksigen terlarut di perairan untuk respirasi plankton dan mikroorganisme perairan lainnya mencapai 72%, untuk ikan hanya tersedia 22%, digunakan untuk respirasi organisme dasar perairan sebesar 2,9% serta sisanya 3,1% lepas ke udara. Proses respirasi berlangsung sepanjang hari baik siang maupun malam hari, sedangkan fotosintesis berlangsung hanya pada siang hari. Hal ini menyebabkan terjadinya fluktuasi harian kadar oksigen terlarut di lapisan eufotik. Proses respirasi juga berlangsung di seluruh lapisan perairan, sehingga pada lapisan eufotik kadar oksigen cenderung lebih melimpah dibandingkan lapisan di bawahnya. Titik kedalaman terjadinya konsumsi oksigen dalam proses respirasi sama dengan produksi melalui proses fotosintesis disebut kedalaman kompensasi (Widiyastuti 2004). Data mengenai
konsentrasi oksigen dan tingkat konsumsi sangat berguna untuk menggambarkan sebab dan akibat terjadinya eutrofikasi di perairan (Carlsson et al. 1999).
2.1.3. Penurunan oksigen terlarut pada lapisan hipolimnion
Dalam berbagai stratifikasi, oksigen terlarut akan semakin menurun hingga lapisan hipolimnion. Penurunan ini disebabkan oleh proses oksidasi yang terjadi dari pemukaan hingga dasar perairan. Proses yang terjadi pada lapisan hipolimnion adalah proses dekomposisi oleh bakteri serta proses respirasi (Sumawidjaja 1974).
Pengurangan kandungan oksigen terlarut pada lapisan hipolimnion yang semakin meningkat selama terjadi stratifikasi bukan hanya karena faktor kedalaman atau pun bertambah tebalnya volume lapisan hipolimnion, melainkan juga karena faktor waktu selama periode stratifikasi. Perbedaan kadar oksigen terlarut awal, selama, dan akhir periode stratifikasi pada suatu kedalaman tertentu dinyatakan sebagai defisit oksigen. Defisit oksigen pada areal hipolimnetik pada sejumlah danau atau waduk dapat mengindikasikan bahwa (Wetzel 2001).
a. Defisit oksigen berkorelasi positif dengan produktivitas primer alga fitoplankton.
b. Defisit berkebalikan secara proporsional terhadap transparansi epilimnetik (kedalaman Secchi disk).
c. Danau dengan konsentrasi total fosfor lebih tinggi memiliki nilai defisit oksigen lebih tinggi pula.
d. Defisit cenderung lebih besar terjadi pada danau yang memiliki rata-rata temperatur hipolimnetik musim panas lebih tinggi.
e. Defisit oksigen lebih besar pada danau dengan kedalaman rata-rata hipolimnetik yang tebal.
Danau dengan hipolimnion tipis dapat memiliki nilai rata-rata deplesi oksigen per unit volume lebih besar namun rata-rata per unit arealnya lebih kecil apabila dibandingkan dengan yang terjadi pada danau dengan hipolimnion tebal (Wetzel 2001).
Tipe distribusi oksigen terlarut secara vertikal bervariasi. Tipe distribusi oksigen terlarut dalam suatu perairan secara vertikal menurut Goldman dan Horne (1983) adalah sebagai berikut.
a. Tipe orthograde: terjadi pada danau yang tidak produktif (oligotrofik) atau danau yang miskin unsur hara dan bahan organik. Konsentrasi oksigen semakin meningkat dengan bertambahnya kedalaman perairan. Peningkatan oksigen pada kondisi ini lebih diakibatkan oleh penurunan suhu dengan bertambahnya kedalaman.
b. Tipe clinograde: terjadi pada danau dengan kandungan unsur hara dan bahan organik yang tinggi (eutrofik). Pada tipe ini oksigen terlarut semakin berkurang dengan bertambahnya kedalaman atau bahkan habis sebelum mencapai dasar. Penurunan ini diakibatkan oleh adanya proses dekomposisi bahan organik oleh mikroorganisme.
c. Tipe heterograde positif dan negatif: pada tipe ini terlihat bahwa fotosintesis dominan terjadi di atas lapisan termoklin dan akan meningkatkan oksigen di bagian atas lapisan metalimnion.
d. Tipe anomali: tipe ini terjadi aliran air yang deras, dingin, kaya oksigen dan membentuk sebuah lapisan yang mempunya ciri-ciri sendiri.
Keterangan : (a). Tipe orthograde; (b). Tipe clinograde; (c). Tipe heterograde positif dan negatif; (d). Tipe anomali.
Gambar 2. Tipe distribusi vertikal oksigen (Goldman dan Horn 1983)