INTERVENSI INTERNAL TERHADAP BIODEGRADASI
BAHAN ORGANIK LIMBAH KARAMBA JARING APUNG
DI WADUK IR H DJUANDA DALAM UPAYA
MEMPERBAIKI KUALITAS PERAIRAN
LISMINING PUJIYANI ASTUTI
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul Intervensi internal terhadap biodegradasi bahan organik limbah karamba jaring apung di Waduk Ir H Djuanda dalam upaya memperbaiki kualitas perairan adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Februari 2015
RINGKASAN
LISMINING PUJIYANI ASTUTI. Intervensi internal terhadap biodegradasi bahan organik limbah karamba jaring apung di Waduk Ir H Djuanda dalam upaya memperbaiki kualitas perairan. Pembimbing ENAN M ADIWILAGA, BUDI INDRA SETIAWAN dan NIKEN TM PRATIWI
Waduk Ir. H. djuanda merupakan waduk multi fungsi baik secara ekonomi, ekologi dan sosial yang salah satunya adalah untuk kegiatan budidaya ikan dalam karamba jaring apung (KJA). Salah satu permasalahan yang timbul di waduk ini adalah menurunnya kualitas air dari waktu ke waktu. Masuknya bahan organik dari sisa pakan yang terbuang, feses, dan urin ikan diduga menjadi salah satu penyebab menurunnya kualitas air. Meningkatnya masukan bahan organik menyebabkan meningkat pula konsumsi oksigen yang dapat menyebabkan deplesi oksigen yang selanjutnya dapat menyebabkan defisit oksigen. Oksigen merupakan faktor kunci bagi kehidupan biota akuatik sehingga ketersediaan oksigen terlarut merupakan indikator kesehatan perairan. Kondisi hipoksia merupakan kondisi apabila konsentrasi oksigen terlarut <3 mg/L yang dapat menyebabkan terganggunya proses dekomposisi bahan organik maupun terhambatnya pertumbuhan dan perkembangan biota akuatik.
Proses dekomposisi bahan organik oleh mikrobia memerlukan oksigen sehingga menghasilkan senyawa yang tidak membahayakan lingkungan. Namun apabila oksigennya kurang mencukupi, maka hasil dari dekomposisi dapat berupa senyawa-senyawa yang bersifat toksik seperti sulfida, nitrit, dan amonia. Untuk itu perlu usaha untuk meningkatkan oksigen pada lapisan yang telah mengalami deplesi oksigen atau kondisi hipoksia. Aerasi adalah salah satu teknik restorasi untuk meningkatkan oksigen. Aerasi injeksi merupakan salah satu cara perbaikan kualitas perairan dengan intervensi secara internal pada perairan tersebut dengan memompakan udara ke lapisan perairan yang telah mengalami hipoksia.
Penelitian ini dilakukan pada tahun 2012-2013 meliputi penelitian pendahuluan, penelitian skala laboratorim dan penelitian penerapan di lapangan. Aerasi injeksi udara menggunakan kompresor sebagai sumber udara yang dilengkapi dengan filter udara yang berfungsi untuk menyaring udara kompresor agar bebas dari air dan oli sebelum masuk ke lapisan perairan. Aerasi dilakukan
selama 4 jam pada skala laboratorium dan 8 jam di lokasi KJA Waduk Ir. H. Djuanda. Tekanan udara yang dipompakan lebih besar dari tekanan
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kedalaman hipoksia di lokasi budidaya ikan Waduk Ir. H. Djuanda mulai terjadi pada kedalaman 3 m. Laju dekomposisi bahan organik (k) pada lokasi budidaya ikan dalam karamba adalah 0,189 per hari (suhu 28,5°C) dan 0,016 per hari (suhu 27°C).
Berdasarkan pengamatan di laboratorium terlihat adanya penurunan konsentrasi oksigen dalam tangki pemeliharaan akibat dikonsumsi oleh ikan. Konsumsi oksigen berfluktuasi tergantung kondisi ikan. Aerasi dapat meningkatkan oksigen terlarut dalam tanki pemeliharaan dan lebih cepat meningkat apabila dilakukan pada tanki tanpa ikan.
Aplikasi aerasi injeksi udara yang dilakukan selama 8 jam belum dapat meningkatkan konsentrasi oksigen perairan terutama pada kedalaman 3,6 dan 4 m karena adanya peningkatan laju deplesi oksigen oleh hypolimnion oxygen demand, water oxygen demand dan konsumsi oksigen oleh ikan. Hal ini digambarkan banyaknya ikan pada lapisan bawah di dekat lubang aerator dibandingkan lokasi kontrol yang lebih banyak ikan berada di permukaan. Profil oksigen berdasarkan jarak dari sumber oksigen oleh injeksi udara adalah pada awal aerasi mengalami penurunan dan setelah 4 jam aerasi meningkat dan kemudian turun lagi. Profil oksigen berdasarkan kedalaman yaitu pada kedalaman 3; 3,6 dan 4 m memperlihatkan gambaran sebagai berikut konsentrasi okisgen pada permulaan aerasi menurun, kemudian berfluktuasi setelah aerasi 3-4 jam serta meningkat kembali setelah 6 jam aerasi. Namun pada kedalaman 1 dan 2 meter, konsentrasi oksigen cenderung meningkat.
Aerasi merupakan upaya meningkatkan oksigen perairan agar mampu mencukupi kebutuhan oksigen untuk mikroorganisme dalam proses dekomposisi bahan organik. Nilai BOD5 hari pada air sebelum diaerasi lebih tinggi dibandingkan
sesudah aerasi. Laju dekomposisi bahan organik (k) dari air yang telah diaerasi lebih tinggi dibandingkan sebelum aerasi yang artinya bahwa aerasi dapat meningkatkan oksigen sehingga terjadi kecukupan oksigen bagi mikroorganisme untuk mendekomposisi bahan organik.
Konsentrasi bahan organik pada jarak 0; +1,5 m; +6 m dan kiri 1,5 m cenderung menurun, pada titik kanan 1,5 m cenderung berfluktuasi sedangkan pada titik + 3 m; -1,5 m dan kontrol cenderung meningkat. Konsentrasi ortofosfat pada titik +1,5 m; +6 m; 0; kanan 1,5 m dan kiri 1,5 m cenderung menurun, pada jarak +1,5 m cenderung berfluktuasi sementara pada jarak +3 m dan kontrol cenderung terus meningkat. Berdasarkan konsentrasi ortofosfat menunjukkan bahwa Waduk Ir H Djuanda dalam kondisi meso-eutrofik
SUMMARY
LISMINING PUJIYANI ASTUTI. Internal intervention against biodegradation of organic matter from waste of floating net cage Ir H Djuanda Reservoir to improve water quality. Supervised by ENAN M ADIWILAGA, BUDI INDRA SETIAWAN and NIKEN TM PRATIWI
Ir. H. Djuanda reservoir is a multi-purpose dam both economical, ecological and social, one of which is for fish farming activities in floating net cage. One of the problems that arise in these reservoirs is declining water quality from time to time. Input of organic matter from the rest of wasted feed, feces and urine of fish thought to be one of the causes of the decline in water quality. Increased input of organic matter also cause increasing of oxygen consumption which can cause oxygen depletion furthermore can cause oxygen deficit. Oxygen is a key factor for aquatic biota that the availability of dissolved oxygen is an indicator of the health of the waters. Hypoxic conditions is a condition when the dissolved oxygen concentration < 3 mg/L which can cause disruption of the process of decomposition of organic matter and impaired growth and development of aquatic biota.
The process of organic matter decomposition by microbes need oxygen to produce compounds that do not harm the environment. However, if oxygen is insufficient, then the result of decomposition may be compounds that are toxic substance such as sulfide, nitrite and ammonia. For that we need an effort to increase the oxygen depletion layer that has undergone oxygen or hypoxic conditions. Aeration is one of restoration techniques to improve oxygen. Aeration injection is one way water quality improvement interventions internally in these waters by pumping air into the water layer which has hypoxia conditions.
This research was conducted in 2012-2013 includes a preliminary study, laboratory-scale research and application research in the field. Aeration air injection used compressors as air sources equipped with air filters to filter the air compressor to be free of water and oil before going into the water layer. Aeration was carried out for 4 hours at laboratory scale and 8 hours on floating net cage location at Ir. H. Djuanda Reservoir. Pumped air pressure was greater than the hydrostatic pressure of the water depth target. The objectives of this study were 1) to review the conditions of hypoxia and the rate of organic matter decomposition at the aquaculture site in Ir. H. Djuanda Reservoir, 2) assess the oxygen consumption by fish and increase dissolved oxygen through aeration at laboratory scale, 3) assess the effect of the internally intervention methods by means of aeration of hypoxia layer on the water oxygen concentration, 4) to know the effect of the internally intervention methods by means of aeration of hypoxia layer on the rate of Biochemical Oxygen Demand (BOD), 5) to assess the effect of the internally intervention methods by means of aeration hypoxia layer on the total organic matter concentration and orthophosphate. Through aeration is expected to improve the better water quality.
28,5°C) and 0,016 per day (temperature 27°C). Based on laboratory scale observations showed that the fish consumed oxygen thus decreasing the oxygen for the maintenance of fish in the tank. Oxygen consumption fluctuates depending on the condition of the fish. Increasing of dissolved oxygen by aeration on a tank without fish was faster than on tank with fish.
Application aeration air injection performed for 8 hours have not been able to increase the waters dissolved oxygen concentration, especially at depths of 3.6 and 4 m due to an increased rate of oxygen depletion by hypolimnion oxygen demand, water oxygen demand and oxygen consumption by fish depicted in the lower layers of fish near the aerator holes compared to control sites more fish on the surface. Oxygen profiles based on distance from the source of oxygen by air injection looks no different were that at the start of aeration decreased and after 4 hours of aeration increases and then down again. Oxygen profiles based on the depth that were at a depth of 3; 3,6 and 4 m, oxygen concentration at the beginning of aeration decreased later after 3-4 hours of aeration rose and fluctuation then rise again after 6 hours of aeration. However, at a depth of 1 and 2 meters, the oxygen concentration tends to increase.
Aeration is an effort to increase the oxygen waters to be able to meet the need of oxygen to the microorganisms in the decomposition of organic matter. BOD5days value pre aerated was higher than post aerated. The decomposition of
organic matter rate (k) post aerated was higher than pre aerated, which means that the aeration could increase the oxygen resulting in sufficient oxygen for the microorganisms to decompose organic matter.
The concentration of organic matter at 0; +1.5 m; +6 m and 1,5 m left tend decreased; at the right point of 1,5 m tends fluctuated while at + 3 m; -1,5 m and control tend increased. Orthophosphate concentration at +1,5 m; +6 m; 0; right and left 1,5 m tend to decreased, at +1,5 m tend fluctuated while at +3 m and control tend increased. Based orthophosphate concentration, Ir. H. Djuanda reservoir was meso-eutrophic level.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015 Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor
pada
Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Perairan
INTERVENSI INTERNAL TERHADAP BIODEGRADASI
BAHAN ORGANIK LIMBAH KARAMBA JARING APUNG DI
WADUK IR H DJUANDA DALAM UPAYA MEMPERBAIKI
KUALITAS PERAIRAN
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR 2015
Penguji pada Ujian Tertutup: Dr. Hefni Effendi Dr. Majariana Krisanti
Judul disertasi : Intervensi internal terhadap biodegradasi bahan organik limbah karamba jaring apung di Waduk Ir H Djuanda dalam upaya memperbaiki kualitas perairan
Nama : Lismining Pujiyani Astuti NIM : C261090081
Disetujui oleh Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Enan M Adiwilaga Ketua
Prof.Dr.Ir. Budi Indra Setiawan, M.Agr Anggota
Dr.Ir. Niken TM Pratiwi, M.Si Anggota
Diketahui oleh Ketua Program Studi
Pengelolaan Sumberdaya Perairan
Dr. Ir. Sigid Hariyadi, M.Sc
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Dahrul Syah, M.ScAgr
PRAKATA
Puji syukur Penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan hidayahNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian hingga penyusunan disertasi yang berjudul “Intervensi internal terhadap biodegradasi bahan organik limbah karamba jaring apung di Waduk Ir H Djuanda dalam upaya memperbaiki kualitas perairan”. Penulis menyadari bahwa karya ini dapat terselesaikan melalui banyak orang yang membantu baik tenaga, doa maupun semangat selama penyusunan proposal, penelitian maupun penyusunan disertasi ini. Oleh karena itu terima kasih Penulis sampaikan kepada : 1. Bapak Dr. Enan M. Adiwilaga selaku ketua komisi pembimbing
2. Bapak Prof. Dr. Budi Indra Setiawan dan Ibu Dr. Niken TM Pratiwi sebagai anggota komisi pembimbing
3. Bapak Dr. Hefni Effendi dan Ibu Dr. Majariana Krisanti selaku penguji luar pada sidang tertutup
4. Bapak Prof. Dr. Krismono dan Bapak Dr. Yusli Wardiatno selaku penguji luar pada sidang terbuka.
5. Ketua Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Perairan (SDP) dan bapak ibu dosen yang telah memberikan bekal ilmu yang sangat bermanfaat.
6. Kepala Pusat Pengembangan Sumbardaya Manusia Kementerian Kelautan dan Perikanan yang telah memberikan kesempatan tugas belajar program doktoral. 7. Dr. Fayakun Satria selaku Kepala Balai Penelitian Pemulihan dan Konservasi
Sumberdaya Ikan
8. Ibunda Siyem Marhenti yang tak pernah berhenti memberikan doa, semangat dan bantuan dalam setiap kesulitan dan Alm Ayahanda Purwadi semoga bahagia di sisi Allah SWT.
9. Suamiku tercinta, Andri Warsa dan anak-anakku tersayang M. Geo Priambodo H dan M Lintang Akbar H yang senantiasa memberikan doa, semangat dan cinta kasihnya tanpa henti
10. Ibu Rumini yang senantiasa mendoakan dan menyemangati dan Alm Bapak Azwar Said semoga bahagia di sisi Allah SWT.
11. Kakakku Rudi Wibowo, keluaga adikku Triasih Nugrohowati dan keluarga Lusia Sanjayaningsih
12. Seluruh teman-teman di lingkungan Balai Penelitian Pemulihan dan Konservasi Sumberdaya Ikan (BP2KSI)
13. Teman-teman seperjuangan di program S3 SDP: Bu Rika, Pak Yoga, Pak Udin, Pak Yoyok, Pak Bahtiar dan Pak Zahid
14. Bapak Asmita atas kesediaanya meminjamkan KJA untuk penelitian ini.
15. Teman-teman di Laboratorium Teknik Sumberdaya Air Fakultas Keteknikan Pertanian IPB
16. Semua pihak yang telah membantu dan telah banyak memberikan bantuan dan saran kepada saya dalam penulisan disertasi ini
DAFTAR ISI
2 KONDISI HIPOKSIA DAN LAJU DEKOMPOSISI BAHAN ORGANIK DI LOKASI BUDIDAYA IKAN DALAM KARAMBA JARING APUNG (KJA) WADUK IR. H. DJUANDA
2.1 Pendahuluan 6
2.2 Bahan dan Metode 7
2.3 Hasil dan Bahasan 9
2.4 Simpulan dan Saran 13
3 KONSUMSI OKSIGEN OLEH IKAN DAN PENINGKATAN OKSIGEN TERLARUT MELALUI AERASI PADA SKALA LABORATORIUM
3.1 Pendahuluan 14
3.2 Bahan dan Metode 15
3.3 Hasil dan Bahasan 18
3.4Simpulan 21
4 PENGARUH AERASI INJEKSI UDARA TERHADAP
KONSENTRASI OKSIGEN TERLARUT DI LOKASI BUDIDAYA
5 PENGARUH AERASI TERHADAP LAJU BIOCHEMICAL
6 PENGARUH AERASI INJEKSI UDARA TERHADAP KONSENTRASI BAHAN ORGANIK TOTAL (BOT) DAN ORTHOFOSFAT (P-PO4) DI LOKASI BUDIDAYA IKAN WADUK IR. H. DJUANDA
6.1 Pendahuluan 35
6.2 Bahan dan Metode 36
6.3 Hasil dan Bahasan 36
6.4Simpulan 39
PEMBAHASAN UMUM 40
SIMPULAN DAN SARAN 44
DAFTAR PUSTAKA 46
LAMPIRAN 51
DAFTAR TABEL
1 Perkembangan jumlah KJA dan produksi ikan Waduk Jatiluhur 6 2 Nilai BOD5hari, laju dekomposisi bahan organik (k) dengan perlakuan
suhu
12 3 Nilai laju dekomposisi bahan organik (k) (per hari) untuk limbah
rumah potong, limbah tekstil dan air sungai Ciliwung yang diinkubasi pada beberapa suhu
12
4 Spesifikasi alat aerasi 15
5 Besarnya nilai BOD5hari, laju dekomposisi bahan organik (k) dan BOD
ultimat (Lo) sebelum dan sesudah aerasi
34
DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir kerangka pendekatan pemecahan masalah penelitian 5
2 Lokasi penelitian di Waduk Ir. H. Djuanda 8
3 Profil oksigen terlarut secara vertikal pada (a) bulan Februari, (b) Maret dan (c) April
10 4 Pengamatan BOD harian selama tujuh hari (a) pengamatan ke-1 pada suhu
28,5°C; (b) pengamatan ke-1 pada suhu 20°C; (c) pengamatan ke-2 pada suhu 27°C dan (d) pengamatan ke-2 pada suhu 30°C
11
5 Sketsa pemasangan alat aerasi pada tanki air 15
6 Penempatan tanki aerasi, kompresor dan filter udara 16
7 Grafik penurunan oksigen selama pemeliharaan ikan 18
8 Grafik konsumsi oksigen oleh ikan 19
9 Peningkatan oksigen selama proses aerasi 20
10 Ukuran kja (dalam meter) dan posisi pengukuran oksigen secara horizontal dan vertical (dalam meter)
24 11 Hasil pengamatan oksigen terlarut berdasarkan jarak dari lokasi aerator
(a) 0 m; (b) +1,5 m; (c) -1,5 m; (d) kanan 1,5 m; (e) kiri 1,5 m; (f) +3 m; (g) +6 m dan (h) control
26
12 Konsentrasi oksigen terlarut berdasarkan kedalaman (a) permukaan; (b) 1 m; (c) 2 m; (d) 3 m; (e) 3,6 m dan (f) 4 m
27 13 Pengamatan BOD harian selama tujuh hari (a) pengamatan 1 sebelum
aerasi, (b) pengamatan 1 sesudah aerasi, (c) pengamatan 2 sebelum aerasi, (d) pengamatan 2 sesudah aerasi, (e) pengamatan 3 sebelum aerasi, (f) pengamatan 3 sesudah aerasi, (g) pengamatan 4 sebelum aerasi, (h) pengamatan 4 sesudah aerasi
33
14 Grafik bahan organik total (mg/L) selama aerasi 36
15 Konsentrasi P-PO4 (mg/L) selama aerasi 38
16 Konsentrasi oksigen sebelum dan setelah aerasi serta prosentase perubahannyaBanyaknya oksigen terlarut (mg) pada tiap kedalaman (a) luasan antara -1,5 m; 0 kanan 1,5 dan kiri 1,5 m (b) luasan antara 0, +1,5 m; kanan dan kiri 1,5 m (c) luasan antara +1,5 dan 3 m
42
17 Prosentase perubahan konsentrasi oksigen pada tiap jarak dan kedalaman
43
18 Banyaknya oksigen pada tiap lapisan di titik pengamatan 0; +1,5 m; kanan dan kiri 1,5 m. sebelum aerasi, sesudah aerasi, sesudah aerasi ditambah oksigen untuk dekomposisi
DAFTAR LAMPIRAN
1
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Waduk Ir H Djuanda atau yang dikenal juga dengan sebutan Waduk Jatiluhur merupakan suatu badan air yang membendung Sungai Citarum yang beroperasi sejak tahun 1967 dengan luas maksimal 83 km2 terletak di Kabupaten Purwakarta, Jawa Barat pada ketinggian 111 m dpl. Secara geografis terletak pada 6⁰29’LS-6⁰41’LS dan 107⁰18’BT-107⁰24’BT dan dikelilingi oleh pegunungan kapur. Waduk Ir. H. Djuanda dimanfaatkan untuk pembangkit listrik, sumber air minum, sumber air untuk industri, irigasi, transportasi, pengendali banjir, pariwisata, olahraga serta kegiatan perikanan sehingga waduk ini dapat dikatakan mempunyai fungsi ekologi, sosial dan ekonomi.
Kualitas air merupakan salah satu komponen penting untuk keberlanjutan fungsi-fungsi vital waduk ini. Kualitas air dapat berubah dan berfluktuasi tergantung pada kondisi perairan seperti adanya masukan limbah, dekomposisi bahan organik dan batuan. Untuk kegiatan perikanan baik perikanan tangkap dan budidaya, kualitas air memegang peranan penting karena air merupakan habitat ikan bagi pertumbuhan dan perkembangannya. Perubahan kualitas air dapat terus terjadi seiring dengan meningkatnya pemanfaatan waduk dan pencemaran dari wilayah sekitar waduk.
Salah satu bentuk pemanfaatan waduk di bidang perikanan adalah untuk kegiatan budidaya ikan melalui sistem keramba jaring apung (KJA) dan perikanan tangkap. Kegiatan budidaya ikan dalam KJA pertama kali diujicobakan di Waduk Ir. H. Djuanda pada tahun 1974. Pada awalnya, kegiatan budidaya dengan sistem KJA ternyata memberikan dampak yang positif terhadap pendapatan pembudidaya ikan sehingga budidaya ikan dengan sistem ini terus berkembang. Perkembangan jumlah pembudidaya dan jumlah unit KJA memberikan dampak secara langsung terhadap kualitas perairan. Peningkatan jumlah unit KJA berarti peningkatan jumlah ikan yang dibudidayakan sehingga terjadi kenaikan jumlah pakan ikan yang diberikan ke perairan. Sebagian pakan yang diberikan untuk ikan ternyata tidak tercerna oleh ikan dan terbuang ke perairan. Pakan tidak tercerna yang terbuang ke perairan dan feses ikan merupakan sumber bahan organik dan dapat terendapkan ke lapisan dasar. Pada tahun 1996 jumlah unit KJA yang aktif adalah 764 unit, jumlah ikan yang dibudidayakan 282 ton dan jumlah pakan yang diberikan 3780 ton akibatnya jumlah pakan yang terbuang sekitar 1134 ton (Nastiti et al. 2001).
Peningkatan jumlah unit KJA berarti ada peningkatan jumlah ikan dan pakan yang ada di perairan. Pakan yang terbuang dan ekskresi ikan budidaya memberikan dampak negatif pada lingkungan perairan yaitu terjadi degradasi kualitas lingkungan perairan. Perubahan kualitas air seiring dengan peningkatan KJA di waduk. Kecerahan semakin menurun yaitu pada tahun 1984 sekitar 1-4 m menjadi 0,5-1,26 m di tahun 2004 (Krismono et al. 2008). Hal ini diduga terjadi karena adanya partikel terlarut yang meningkat, baik dari partikel tanah yang terbawa runoff ataupun dari sisa pakan kegiatan budidaya ikan dalam KJA.
2
(Krismono dan Hardjamulia 1986; Tjahjo dan Purnamaningtyas 2008). Hal ini diduga berkaitan dengan proses dekomposisi bahan organik oleh mikroorganisme. Sumber bahan organik dapat berasal dari sampah-sampah organik yang masuk ke perairan, runoff lapisan tanah atas yang kaya akan bahan organik, limbah industri dan rumah tangga serta buangan hasil kegiatan budidaya ikan seperti sisa pakan yang terbuang, feses ikan dan sampah buangan penunggu KJA serta dari plankton ataupun biota air yang telah mati. Hasil penelitian Simarmata (2007) menyebutkan bahwa lapisan oksik (oksigen terlarut ≥ 3 mg/L) di zona transisi yang merupakan lokasi budidaya ikan pada musim kemarau hanya terbatas pada kedalaman 0,66-1,77 m. Ini merupakan indikasi akibat adanya budidaya ikan yang menyebabkan lapisan oksik tipis.
Proses konsumsi oksigen yang terjadi secara alami di waduk dan danau meliputi oksidasi bahan kimia perairan, respirasi biota akuatik dan dekomposisi bahan organik secara aerobik. Apabila suplai oksigen dari proses difusi dari atmosfir, aerasi oleh arus dan gelombang serta hasil fotosintesisi fitoplankton dan makrofita akuatik tidak mencukupi untuk konsumsi oksigen, maka dapat mengakibatkan terjadinya deplesi oksigen. Deplesi oksigen dapat diperparah dengan adanya alga dan makrofita di zona fotik yang dalam siklus hidupnya berada di kolom air (Gantzer et al. 2009). Deplesi oksigen dapat berlanjut menjadi defisit oksigen apabila konsumsi oksigen lebih besar dari suplai oksigen. Untuk itu perlu upaya peningkatan oksigen melalui aerasi pada lapisan yang mengalami oksigen rendah atau hipoksia. Kondisi hipoksia merupakan hasil dari ketidakseimbangan antara produksi biologi dan konsumsi oksigen (Pena et al. 2010). Hipoksia dapat terjadi karena banyaknya input nutrien akibat kegiatan antropogenik dan bahan organik ke perairan. Kondisi hipoksia dapat mempengaruhi sistem reproduksi ikan yaitu dapat menyebabkan terhambatnya perkembangan testis dan ovarium, berkurangnya fertilitas ikan, mempengaruhi produksi dan kualitas sperma dan telur ikan serta mempengaruhi daya tahan (survival) larva (Wu 2009).
Aerasi merupakan salah satu teknik restorasi danau dan waduk dengan prinsip ekoteknologi. Ekoteknologi didefinisikan sebagai penggunaan sarana teknologi untuk pengelolaan ekosistem dengan prinsip-prinsip ekologi dan pengelolaanya sehingga kerusakan lingkungan dapat diminimalkan (Straskraba 1994; Koswara 2011).
1.2 Perumusan Masalah
Bahan organik di zona epilimnion mengalami proses biodegradasi yang memanfaatkan oksigen terlarut dari hasil fotosintesis, gelombang dan difusi oksigen dari atmosfer. Sementara pada lapisan yang lebih dalam, konsentrasi oksigen terlarut mengalami penurunan (kondisi hipoksia) atau bahkan dalam kondisi anaerob, namun proses biodegradasi bahan organik terus berjalan. Jika oksigen semakin berkurang, maka dekomposisi akan menghasilkan gas-gas toksik yang tidak teroksidasi sehingga menjadi unsur yang berbahaya seperti amonia, nitrit dan sulfida. Hal ini menyebabkan perairan tidak mampu menyediakan oksigen yang cukup untuk proses dekomposisi bahan organik dan di Waduk Ir. H Djuanda telah mengalami penurunan oksigen.
Perairan mempunyai kemampuan yang terbatas untuk menyediakan oksigen untuk proses dekomposisi bahan organik dari kegiatan KJA. Untuk membantu meningkatkan oksigen perairan pada lapisan hipoksia maka dilakukan intervensi internal seperti dengan aerasi. Melalui perlakuan intervensi internal dengan sistem aerasi pada lapisan hipoksia berupaya untuk meningkatkan oksigen pada lapisan yang mengalami hipoksia sehingga proses dekomposisi bahan organik dapat berlangsung lancar.
1.3Tujuan dan Manfaat
Berdasarkan kondisi Waduk Ir. H. Djuanda, maka tujuan penelitian ini adalah:
1. Mengkaji kondisi hipoksia dan laju dekomposisi bahan organik di lokasi budidaya ikan dalam KJA waduk Ir. H. Djuanda.
2. Mengkaji konsumsi oksigen oleh ikan dan peningkatan oksigen terlarut melalui aerasi pada skala laboratorium.
3. Mengkaji pengaruh metode intervensi internal dengan cara aerasi lapisan hipoksia terhadap konsentrasi oksigen perairan.
4. Mengetahui pengaruh metode intervensi internal dengan cara aerasi lapisan hipoksia terhadap laju Biochemical Oxygen Demand (BOD).
5. Mengkaji pengaruh metode intervensi internal dengan cara aerasi lapisan hipoksia terhadap konsentrasi bahan organik total dan orthofosfat perairan Manfaat yang ingin diperoleh dari penelitian ini adalah melalui intervensi internal dengan cara aerasi lapisan hipoksia dapat meningkatkan proses biodegradasi limbah bahan organik dari kegiatan budidaya ikan dalam karamba jaring apung diharapkan dapat diperoleh kualitas perairan yang lebih baik.
1.4 Novelty
4
hipoksia dengan parameter yang diamati laju dekomposisi bahan organik, konsentrasi bahan organik dan orthofosfat di lokasi KJA Waduk Ir. H. Djuanda.
1.5 Kerangka Pemikiran
Keberadaan budidaya ikan dalam KJA dapat meningkatkan beban masukan bahan organik ke perairan. Hal ini akan mempengaruhi daya dukung lingkungan perairan. Menurut Sunu (2001), daya dukung lingkungan adalah kapasitas atau kemampuan ekosistem dalam mendukung kehidupan organisme secara sehat sekaligus mempertahankan produktivitas, kemampuan adaptasi dan kemampuan memperbarui diri dari organisme yang ada di dalamnya. Simarmata (2007) menyatakan bahwa daya dukung perairan adalah kemampuan perairan dalam menerima, mengencerkan dan mengasimilasi beban tanpa menyebabkan pencemaran.
Oksigen merupakan kunci bagi kehidupan ikan dan biota akuatik lainnya, sedangkan bahan organik merupakan sumber nutrien nitrogen (N) dan fosfor (P) bagi produser yaitu fitoplankton. Apabila konsentrasi bahan organik tinggi yang tidak diimbangi dengan oksigen tinggi maka hasil dekomposisi adalah zat-zat toksik seperti H2S, nitrit dan ammonia. Zat-zat toksik tersebut berbahaya bagi
ikan dan biota perairan lainnya. Keberadaan oksigen di lapisan epilimnion sangat banyak yang bersumber dari difusi udara, hasil fotosintesis fitoplankton serta aerasi oleh angin dan gelombang. Sementara keberadaan oksigen di lapisan bawah sangat terbatas. Keberadaan oksigen di lapisan hipoksia dipengaruhi oleh suhu, kedalaman dan oksigen tambahan. Dekomposisi bahan organik tergantung dari jumlah bahan organik dan oksigen serta suhu yang mempengaruhi proses oksidasi. Diagram alir kerangka pendekatan pemecahan masalah penelitian disajikan pada Gambar 1.
1.6 Hipotesis
Gambar 1. Diagram alir kerangka pendekatan pemecahan masalah penelitian
5
Kualitas air lebih baik: - Bahan organik
total < - BOD < Kegiatan
budidaya Ikan dalamKJ
Fotosintesis
Intervensi internal
dengan aerasi Bahan
organik
DO
Δ DO?
Inflow Biodegradasi
bahan organik
6
2
KONDISI HIPOKSIA DAN LAJU DEKOMPOSISI BAHAN
ORGANIK DI LOKASI BUDIDAYA IKAN
WADUK IR. H. DJUANDA
2.1 Pendahuluan
Teknologi budidaya ikan dalam karamba jaring apung (KJA) merupakan salah satu paket teknologi yang cocok untuk diterapkan di perairan umum khususnya perairan danau dan waduk. Sistem budidaya ini merupakan sistem budidaya secara intensif dengan padat tebar tinggi dan keharusan pemberian pakan ikan sebagai input energi untuk pertumbuhan ikan. Tidak semua yang diberikan pada ikan dapat dimanfaatkan karena keterbatasan kemampuan ikan. Sebagian akan terbuang ke lingkungan perairan yang akan memberikan dampak terhadap perairan (Azwar et al. 2004). Beberapa hasil penelitian melaporkan bahwa perikanan budidaya intensif dan pengkayaan nutrien berdampak potensial pada perubahan kualitas air (Simarmata 2007). Mc. Donald et al. (1996) menyatakan bahwa 30% dari jumlah pakan yang diberikan tertinggal sebagai pakan yang tidak dikonsumsi dan 25-30% dari pakan yang dikonsumsi akan diekskresikan. Selanjutnya Barg (1992) menyatakan partikel bahan organik akan mengendap disekitar lokasi KJA jika kecepatan pengendapan partikel jauh lebih besar dari pada kecepatan arus. Menurut Krismono (1992), pakan ikan yang terbuang pada KJA ukuran 7x7x3 m3 adalah 20%-30% dan untuk ukuran 1x1x1 m3 sebanyak 30%-50%.
Usaha budidaya ikan melalui KJA di waduk ini dari tahun ke tahun terus mengalami peningkatan. Berdasarkan SK Bupati Purwakarta No 06 Tahun 2000, jumlah KJA yang optimum adalah 2100 unit. Ternyata sampai akhir tahun 2010 telah mencapai 19630 atau sembilan kali lipat lebih dari kapasitas yang diijinkan (Tabel 1). Peningkatan jumlah KJA akan meningkatkan jumlah pakan dan biomassa ikan yang dibudidayakan yang selanjutnya dapat meningkatkan jumlah bahan pencemar berupa sisa pakan yang terbuang dan feses ikan yang akhirnya dapat berdampak pada perubahan kualitas air termasuk oksigen perairan.
Tahun Unit KJA Produksi (ton) Masukan oksigen terlarut tergantung pada input dari atmosfer dan proses fotosintesis dan hilang melalui oksidasi kimia dan biologi. Distribusi oksigen penting karena diperlukan oleh fauna akuatik dan mempengaruhi ketersediaan beberapa nutrien yang selanjutnya mempengaruhi produktivitas perairan (Wetzel 2001). Oksigen terlarut merupakan faktor kunci bagi kehidupan ikan dan organisme perairan lainnya. Menurut Buttner & Soderberg (1993) dan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No 82 Tahun 2001, untuk kegiatan budidaya ikan memerlukan konsentrasi oksigen > 3 mg/L. Toufeek and Korium (2009) menyebutkan bahwa oksigen yang baik untuk ikan adalah 5-6 mg/L dan paparan oksigen bebas < 2 mg/L selama beberapa hari dapat mematikan ikan dan organisme akuatik lainnya. Kondisi hipoksia merupakan hasil dari ketidakseimbangan antara produksi biologi dan konsumsi oksigen (Pena et al. 2010). Kondisi hipoksia merupakan salah satu permasalahan di perairan air tawar karena dapat menyebabkan stress biota atau bahkan kematian biota akuatik, bau, dan gangguan estetika lainnya (Schierholz et al. 2006; Desa et al. 2009).
Biochemical Oxygen Demand (BOD) adalah banyaknya oksigen yang diperlukan oleh mikroorganisme untuk mendekomposisi bahan organik. Nilai BOD dipengaruhi oleh suhu, pH, waktu inkubasi, dan ketersediaan oksigen (Dhage et al. 2012). Nilai k (konstanta laju BOD) menunjukkan besarnya laju penguraian bahan organik oleh mikroorganisme aerob perairan (Astono, et.al. 2008). Tujuan penelitian ini untuk mengkaji kedalaman hipoksia di lokasi karamba jaring apung untuk budidaya ikan dan pengaruh suhu terhadap besarnya laju dekomposisi bahan organik (k) di Waduk Ir. H. Djuanda.
2.2 Bahan Dan Metode
8
Gambar 2. Lokasi Penelitian di Waduk Ir. H. Djuanda
Selanjutnya pada kedalaman hipoksia diambil sampel air untuk pengukuran BOD dalam rangka penentuan laju dekomposisi bahan organik. Penentuan laju dekomposisi bahan organik melalui pengukuran BOD dilakukan di laboratorium kualitas air Balai Penelitian Pemulihan dan Konservasi Sumberdaya Ikan. Sampel air yang diambil sebanyak 3 L kemudian diaerasi selama 2 jam yang bertujuan agar selama tujuh hari pengamatan tidak kehabisan oksigen dan selanjutnya dimasukkan ke dalam botol winkler gelap sebanyak 8 botol. Pengamatan BOD melalui pengamatan oksigen terlarut (DO) setiap hari dengan metode Winkler. Oksigen hari 0 di ukur sebagai DO awal kemudian sampel yang lain diinkubasi sesuai dengan hasil pengamatan suhu lapangan dan setiap hari diukur DO-nya. Suhu inkubasi di inkubator disesuaikan dengan suhu kedalaman hipoksia di lapangan yaitu suhu 27°C dan 28,5 °C. Perlakuan suhu yang lebih rendah dari suhu lapangan adalah 20 °C, sedangkan 30 °C merupakan suhu yang lebih tinggi dari kondisi lapangan. Perlakuan inkubasi suhu 28,5°C dan 20 °C adalah pengamatan 1 dan pengamatan 2 dengan suhu 27°C dan 30 °C. Pengamatan BOD dilakukan setiap hari selama 7 hari seperti penelitian Singh (2004). Perhitungan nilai BOD adalah:
����= [��� �� − ���]
Untuk menentukan nilai laju oksidasi (k) bahan organik berdasarkan hasil pengamatan BOD harian berdasarkan least square method (Tchobanoglous et al. 2003; Singh 2004) yaitu:
dimana: oksigen secara vertikal adalah pada permukaan perairan konsentrasi oksigen terlarut tinggi dan menurun sejalan dengan meningkatnya kedalaman. Kedalaman hipoksia pada pengamatan 1, 2 dan 3 berturut turut 4; 4 dan 3 m di dalam karamba. Kedalaman hipoksia berfluktuasi, terutama pada saat pengamatan 2 yaitu cuaca yang berangin kencang sehingga mengakibatkan gelombang yang mempercepat proses reaerasi yang dapat meningkatkan oksigen. Sesuai dengan pengamatan 3 maka kedalaman hipoksia dimulai pada kedalaman 3 m ke bawah.
10
(a) (b)
(c)
Gambar 3. Profil oksigen terlarut secara vertikal pada (a) bulan Februari, (b) Maret dan (c) April
Oksigen sangat diperlukan dalam proses respirasi dan metabolisme ikan. Kadar oksigen yang rendah dapat menyebabkan penurunan daya hidup ikan, memepengaruhi kecepatan makan ikan dan menurunkan proses metabolisme bahkan apabila konsentrasinyua sangat rendah dapat mematikan ikan dan biota akuatik lainnya. Apabila mengalami stress karena oksigen rendah biasanya ikan akan menelan air (gulp) di permukaan. Ini sebagai reaksi bahwa antara permukaan air dan udara terdapat oksigen yang dapat ditranfer dari atmosfer ke perairan. Untuk ikan nila, apabila konsentrasi oksigen < 1,5 mg/L dapat menyebabkan kecepatan makannya berkurang dan bila < 1 mg/L dapat menyebabkan ikan berhenti makan. Beberapa konsentrasi oksigen untuk beberapa jenis ikan antara lain ikan gurami > 5 mg/L; ikan mas 5-7 mg/L; ikan nila 3-5 mg/L (Cahyono 2006; Stickney 2009).
permukaan hingga kedalaman 5 m kemudian menurun secara cepat hingga kedalaman 21 m (Desa et al. 2009).
Pada permukaan, konsentrasi oksigen lebih tinggi karena adanya pertukaran oksigen atmosfer dan lapisan epilimnion dan hasil fotosintesis alga. Menurunnya oksigen pada lapisan di bawah epilimnion karena digunakan untuk respirasi (Salmin 2009; Desa et al. 2009). Dengan bertambahnya kedalaman akan terjadi penurunan kadar oksigen terlarut, karena proses fotosintesis semakin berkurang dan kadar oksigen yang ada banyak digunakan untuk pernapasan dan oksidasi bahan-bahan
organik dan anorganik. Ketersediaan oksigen pada lapisan hipolimnion sangat
penting untuk proses oksidasi serta penting bagi organisme yang hidup pada lapisan tersebut. Pada lapisan hipolimnion, konsentrasi oksigen terlarut akan semakin sedikit atau bahkan tidak ada oksigen (anoksik) karena oksigen telah dimanfaatkan untuk proses oksidasi bahan organik dan proses respirasi
2.3.2 Laju dekomposisi bahan organik
Hasil pengamatan BOD setiap hari selama tujuh hari disajikan pada Gambar 4.
(a) (c)
(b) (d)
12 karena ketersediaan oksigen yang menipis sementara masih ada bahan organik yang belum terdekomposisi serta adanya sebagian bakteri aerob yang mati karena ketersediaan oksigen tidak mencukupi untuk kehidupannya, akibatnya bakteri tersebut menjadi salah satu sumber yang meningkatkan bahan organik.
Tabel 2. Nilai BOD5hari, laju dekomposisi bahan organik (k) dengan perlakuan suhu
Parameter Penelitian 1 Penelitian 2
Suhu 20°C Suhu 28,5°C * Suhu 27°C * Suhu 30°C
BOD5hari (mg/L) 1,47 3,19 2,95 3,26
k (per hari) 0,141 0,189 0,016 0,114
*Merupakan suhu pengamatan di lapangan
Berdasarkan Tabel 2. menunjukkan pada pengamatan pertama, laju dekomposisi bahan organik yang diinkubasi pada suhu 28,5 ⁰C yaitu 0,189/hari lebih besar dibandingkan yang diinkubasi pada suhu 20 ⁰C yaitu 0,141/hari. Demikian juga pada pengamatan kedua menunjukkan bahwa laju dekomposisi bahan organik yang diinkubasi pada suhu 30 ⁰C yaitu sebesar 0,114/hari lebih besar dibandingkan yang diinkubasi pada suhu 27 ⁰C yaitu 0,016/hari. Berdasarkan kedua pengamatan 0,015/hari. Hasil pengamatan penelitian ini adalah 0,016/hari dan 0,189/hari yang artinya ada peningkatan laju dekomposisi bahan organik dibandingkan penelitian sebelumnya oleh Simarmata (2008). Pengamatan laju dekomposisi sedimen dasar kolam budidaya ikan adalah 0,4/tahun (Avnimelech et al. 1995). Hasil penelitian Dhage et al. (2012), nilai k untuk limbah domestik lebih tinggi pada suhu inkubasi 27°C (0,2–0,3 per hari) dibanding suhu 20°C (0,12-0,2 per hari). Hasil penelitian Polli (1994) menunjukkan bahwa nilai k pada suhu 30°C lebih tinggi dibandingkan suhu 20°C dan 25°C seperti pada Tabel 3.
Suhu dapat mempengaruhi reaksi oksidasi karena mempengaruhi kinerja enzim-enzim pada mikroorganisme pengoksidasi. Hasil pengamatan laju dekomposisi pada danau di Hanoi yang tercemar oleh bahan organik adalah 0,93/hari (Thang et al. 2005). Laju dekomposisi dipengaruhi oleh suhu dan oksigen, serta dipengaruhi pula oleh komposisi penyusun bahan organik seperti gula, selulosa atau lignin. Laju dekomposisi gula, hemiselulosa, selulosa, dan lignin adalah berbeda-beda dan secara berurutan adalah 1,15; 0,1; 0,05 dan 0,002/hari (Avnimelech et al. 1995).
2.4 Simpulan dan Saran 2.4.1 Simpulan
Kedalaman hipoksia di lokasi budidaya ikan waduk Ir. H. Djuanda dimulai pada kedalaman 3 m. Nilai laju dekomposisi bahan organik (k) pada lokasi budidaya ikan dalam karamba tertinggi adalah 0,189 per hari.
2.4.2 Saran
14
3
KONSUMSI OKSIGEN OLEH IKAN DAN PENINGKATAN
OKSIGEN TERLARUT MELALUI AERASI PADA
SKALA LABORATORIUM
3.1 Pendahuluan
Oksigen merupakan faktor kunci bagi kehidupan biota air. Sumber oksigen di lingkungan perairan adalah difusi atmosfir, gerakan angin dan gelombang serta fotosintesis (Floyd 1997). Oksigen terlarut di perairan yang merupakan hasil fotosintesis plankton berkisar 90-95%. Oksigen terlarut dibutuhkan untuk respirasi plankton (65%), respirasi ikan (20%) dan juga organisme dasar. Pada danau eutrofik, rendahnya oksigen terlarut dan meningkatnya CO2 dapat menyebabkan Low
Dissolved Oxygen Syndrome (LODOS), stres ekologi pada ikan, dan tidak stabilnya ekologi (Schumittou 1991). Konsentrasi oksigen terlarut berfluktuasi secara harian dan musiman tergantung pada pencampuran (mixing) dan pergerakan (turbulence) massa air, aktivitas fotosintesis, respirasi dan limbah yang masuk kedalam air (Effendi 2003).
Menurut Boyd (1998) oksigen atmosfer masuk ke air melalui difusi dan cepat mencapai kondisi jenuh. Sementara oksigen permukaan berdifusi ke lapisan bawah lebih lambat dibandingkan pada waktu difusi dari atmosfer menuju permukaan perairan. Udara mengandung oksigen 20,95%. Pada tekanan barometrik standar (760 mm Hg), tekanan oksigen di udara adalah 157 mm Hg (760x0,2095). Tekanan oksigen di udara menggerakkan oksigen masuk air sampai tekanan oksigen di air sama dengan tekanan oksigen di udara.
Untuk kegiatan budidaya dan kehidupan ikan memerlukan konsentrasi oksigen > 3 mg/L (Buttner & Soderberg 1993; Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No 82 Tahun 2001) dan Toufeek and Korium (2009) menyebutkan bahwa oksigen untuk kehidupan ikan adalah 5-6 mg/L. Paparan oksigen < 2 mg/L untuk beberapa hari dapat mematikan ikan dan organisme akuatik lainnya (Toufeek and Korium 2009).
Konsumsi oksigen atau proses respirasi adalah pengambilan oksigen dari lingkungan ke dalam tubuh biota untuk mengoksidasi bahan makanan dalam tubuh biota sehingga menghasilkan energi. Fry (1959) dalam Rostim (2001) menyatakan bahwa konsumsi oksigen sangat dipengaruhi oleh kandungan oksigen. Laju konsumsi oksigen oleh ikan akan berkurang apabila kandungan oksigen pada air juga berkurang.
Aerasi merupakan proses transfer gas terutama oksigen dari fase gas ke fase cair. Aerasi terdifusi (diffused aeration) didefinisikan sebagai injeksi udara yang
kaya oksigen dengan tekanan tertentu di bawah permukaan cairan (Muller et al. 2002). Aerasi bertujuan untuk meningkatkan konsentrasi oksigen
3.2 Bahan dan Metode
Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik Sumberdaya Air Fakultas Keteknikan Pertanian IPB pada bulan Januari dan Februari 2013. Penelitian dilakukan secara eksperimental. Bahan dan alat yang digunakan adalah ikan nila, tanki air dari fiber dengan ukuran diameter 75 cm dan tinggi 60 cm dan ketebalan tanki air ½ cm, kompresor, penyaring udara, Water quality checker, air, pipa PVC dan sambungannya. Alat aerasi dirancang dengan spesifikasi seperti tertera pada Tabel 4. Sketsa pemasangan alat aerasi disajikan pada Gambar 5 dan penempatan tanki aerasi, kompresor dan filter disajikan pada Gambar 6.
Tabel 4. Spesifikasi alat aerasi
Gambar 5. Sketsa pemasangan alat aerasi pada tanki air
16
Gambar 6. Penempatan tanki aerasi, kompresor, dan filter Besarnya tekanan hidrostatik (P) pada kedalaman tertentu adalah Patm + Pair
Tekanan air pada lubang outlet pada titik kedalaman air (h) adalah: Pair= ρ g h
Jadi tekanan hidrostatiknya adalah Patm + Pair = Patm + (ρ g h)
Dimana:
P = tekanan hidrostatik pada kedalaman tertentu (Pa) Patm = Tekanan atmosfer (Pa) = 1 atm = 101325 Pa
Pair = tekanan air (Pa)
ρ = densitas air (1000 kg/m3)
g = percepatan gravitasi bumi (9,8 m2/dt) h = kedalaman lubang (m)
Tekanan dari kompresor yang diberikan lebih besar dari tekanan hidrostatiknya. Berdasarkan perhitungan maka besarnya tekanan air (Pair) pada kedalaman 30 cm
adalah 2940 Pa sehingga besarnya tekanan hidrostatiknya adalah 104265 Pa. Jalannya penelitian meliputi:
1. Tanki air dibersihkan dari berbagai kotoran selanjutnya dipasang alat aerasi sesuai dengan rancangan (Gambar 6).
2. Mengisi air pada tanki dengan ketinggian genangan 50 cm. 3. Pengukuran oksigen terlarut sebelum penebaran ikan
4. Penebaran ikan nila sebesar 0,85 kg yang beratnya 100-200 gr/ekor
5. Pengukuran oksigen terlarut setiap 1 jam sampai mencapai kondisi hipoksia 6. Apabila telah mencapai hipoksia, maka dilanjutkan
- Percobaan 1 (tanpa ikan uji):
Pembersihan kotoran ikan dan pengangkatan ikan untuk selanjutnya diaerasi. Berkurangnya ketinggian air dicatat untuk mengetahui jumlah volume air ditambahkan sehingga ketinggian genangan air tetap 50 cm.
- Percobaan 2 (dengan ikan uji)
Langsung dilakukan aerasi tanpa pembersihan kotoran dan pengambilan ikan.
tanki
7. Pengamatan oksigen terlarut sebelum diaerasi
8. Aerasi dilakukan dengan tekanan udara dari kompresor sebesar 2 atm atau 196133 Pa
9. Pengamatan oksigen setiap jam selama proses aerasi berlangsung hingga mencapai konsentrasi oksigen terlarut >3 mg/L.
Konsumsi oksigen oleh ikan dengan satuan mg oksigen per berat ikan per jam pada waktu tertentu dihitung berdasarkan Pavlovskii (1964) yaitu:
t1 = (([O2]0-[O2]1×V0)/(W1))/(t1-t0)
tn= (([O2]tn-1-[O2]n×Vn-1)/(Wn))/(tn-tn-1)
Dimana
t0 = waktu pada jam ke-0 (awal)
t1 = waktu pada jam ke-1
tn = waktu pada jam ke-n (n=1, 2, 3,...,6)
tn-1 = waktu pada jam ke-n-1 (n=1, 2, 3,...6)
[O2]0 = konsentrasi O2 pada saat t0
[O2]n = konsentrasi O2 pada saat tn
V0 = volume air pada saat t0
Vn-1 = volume air pada saat tn-1
Wn = bobot ikan pada saat tn
Untuk mengetahui jumlah oksigen dalam dihitung berdasarkan persamaan gas ideal : P.V = n.R.T
Massa gas (gr) = n x MR
Dimana
P = Tekanan gas oksigen (atm) V = Volume gas (liter)
N = Jumlah mol gas
R = Konstanta umum gas (0,0821 atm l/mol K) T = Temperatur gas ( oK)
MR = Molekul relative
18
3.3 Hasil dan Bahasan
3.3.1 Penurunan oksigen selama pemeliharaan ikan dan konsumsi oksigen Hubungan konsentrasi oksigen dan waktu aerasi pada percobaan pertama
adalah y = -0,3741x + 6,0751 dengan R2= 0,9919 dan percobaan kedua adalah y = -0,3619x + 5,8866 dengan R2 = 0,9978 (Gambar 7). Ini menunjukkan bahwa
terdapat hubungan yang sangat erat antara waktu dan oksigen terlarut yang dimanfaatkan untuk konsumsi ikan yang ditunjukkan dengan nilai R mendekati 1. Pada percobaan pertama, konsentrasi oksigen menurun mencapai 2,91 mg/L setelah 8 jam pemeriharaan ikan dan menjadi 1,37 mg/L setelah pemeliharaan ikan selama 13 jam. Pada percobaan kedua, konsentrasi oksigen mencapai hipoksia setelah 9 jam pemeliharaan yaitu 2,66 mg/L dan menjadi 1,93 mg/L setelah 11 jam pemeliharaan ikan. Oksigen terlarut menurun seiring dengan bertambahnya waktu. Pada percobaan pertama, penurunan oksigen berkisar 0,18-0,69 mg/L O2/jam atau rata-rata
0,35 mg/L O2/jam dan selama 13 jam pemeliharaan oksigen turun sebanyak 4,57
mg/L O2. Pada percobaan kedua penurunan oksigen berkisar 0,21-0,51 mg/LO2/jam
atau rata-rata 0,36 mg/L O2/jam. Pemeliharaan ikan selama 11 jam menyebabkan
oksigen turun sebanyak 3,93 mg/L. Adanya penurunan oksigen akibat dimanfaatkan oleh ikan dalam proses respirasi untuk menghasilkan energi. Apabila konsentrasi oksigen rendah atau kekurangan oksigen maka dapat mengganggu metabolisme dalam tubuh ikan, pertumbuhan dan reproduksi, ketahanan hidup, pola makan, serta kesehatan ikan terutama ikan budidaya (Kremer 1987; Endo et al. 2008). Ikan biasanya akan mengambil oksigen atmosfer apabila oksigen perairan mengalami penurunan sehingga ikan akan lebih banyak di permukaan perairan (Kremer 1987).
Gambar 7. Grafik penurunan oksigen selama pemeliharaan ikan
dipelihara. Konsumsi oksigen yang berubah-ubah diduga juga karena adanya penggantian ikan yang mati dengan ikan yang segar sehingga kemampuan mengambil oksigen dari lingkungan dapat meningkat. Biomassa ikan juga mempengaruhi besarnya konsumsi oksigen artinya biomassa yang tinggi cenderung membutuhkan oksigen yang lebih banyak (Budiardi et al. 2005).
Pada percobaan pertama, konsumsi oksigen ikan nila berkisar 45,47–174,32 mgO2/kg ikan/jam dengan rata-rata 92,64±42,66 mg O2/kg ikan/jam dan total
konsumsi oksigen selama 13 jam adalah 1146,22 mg O2. Pada percobaan kedua,
konsumsi oksigen ikan nila berkisar 53,48-133,04 mg O2/kg ikan/jam dengan
rata-rata 93,88±26,18 mg O2/kg ikan/jam dan total konsumsi oksigen selama 11 jam
pemeliharaan adalah 1032,64 mg O2. Hasil percobaan 1 dan 2 tidak terlalu jauh
berbeda (Gambar 8). Menurut Beveridge (2004), konsumsi oksigen untuk ikan nila berukuran 50 gr berkisar 0,16-0,4 g O2/kg ikan/jam. Konsumsi oksigen oleh ikan nila
yang berukuran besar (100-200 gr) lebih rendah dibandingkan yang berukuran lebih kecil (50 gr). Organisme yang berbobot lebih besar mempunyai konsumsi oksigen yang lebih sedikit, karena organisme yang lebih kecil mempunyai laju metabolisme tubuh yang lebih besar sehingga membutuhkan oksigen lebih banyak (Vernberg dan Vernberg (1972) dan Spotte (1970) dalam Budiardi et al. 2005). Hasil pengamatan konsumsi oksigen untuk ikan bawal air tawar, nilem dan tawes berturut-turut 373,96 mg O2/kg/jam; 277,82 mg O2/kg/jam dan 243,54 mg O2/kg/jam (Rostim 2001).
Gambar 8. Grafik komsumsi oksigen oleh ikan 3.3.2 Peningkatan oksigen saat aerasi
20
sebanyak 39,57 L menyebabkan peningkatan oksigen sebesar 0,68 mg/L atau setara dengan 26,91 mg oksigen. Pada percobaan kedua, konsentrasi oksigen sebelum diaerasi adalah 1,93 mg/L.
Menurut Triyatmo et al. (1996) menyatakan bahwa aerasi dapat meningkatkan oksigen terlarut lebih besar daripada tanpa aerasi. Hasil pengamatan konsentrasi oksigen selama proses aerasi menunjukkan adanya peningkatan oksigen secara nyata. Terdapat hubungan positif yang erat antara waktu aerasi dengan konsentrasi oksigen. Hubungan waktu aerasi dan konsentrasi oksigen pada percobaan pertama adalah Y = 0,908x+2,832 dengan R2 = 0,8197 dan pada percobaan kedua adalah Y = 0,7915x+2,413 dengan R2 = 0,9031 (Gambar 9). Setiap kali waktu aerasi
bertambah maka meningkat pula konsentrasi oksigen terlarut di perairan. Soewondo and Yulianto (2008) menyebutkan bahwa konsentrasi oksigen yang dilakukan aerasi secara terus menerus selama empat jam cenderung stabil yaitu 5 mg/L sedangkan konsentrasi oksigen yang aerasinya dihentikan selama empat jam cenderung menurun karena tidak ada suplai oksigen yang cukup. Berdasarkan persamaan regresi di atas, maka waktu untuk meningkatkan oksigen menjadi 3 mg/L pada percobaan pertama tanpa ikan uji adalah 11 menit sementara percobaan kedua dengan ikan uji adalah 45 menit. Hal ini menunjukkan bahwa peningkatan oksigen lebih cepat pada kondisi aerasi tanpa ikan uji (percobaan 1) daripada dengan ikan uji (percobaan 2). Hal tersebut diduga karena oksigen hasil aerasi tanpa ikan uji hanya digunakan untuk mendekomposisi bahan organik yang tersisa sementara oksigen hasil aerasi dengan ikan uji dimanfaatkan untuk respirasi ikan dan dekomposisi bahan organik yang berasal dari feses ikan seperti pendapat Oliveira and Franca (1998) bahwa aplikasi aerasi pada kolam budidaya maka oksigen akan dikonsumsi oleh ikan. Konsumsi oksigen oleh ikan ini lebih cepat daripada penyerapan oksigen di permukaan air (Oliveira and Franca 1998).
Gambar 9. Peningkatan oksigen selama proses aerasi
meningkat menjadi 5,18 mg/L sehingga terjadi penambahan oksigen sebanyak 3,25 mg/L atau setara dengan 780 mg oksigen. Berdasarkan persamaan gas ideal maka dalam satu tabung kompresor 24 L mengandung 51,38 g oksigen.
3.4 Simpulan
Ikan membutuhkan oksigen untuk proses respirasinya sehingga terjadi penurunan oksigen selama pemeliharaan ikan. Semakin lama waktu memelihara ikan maka oksigennya semakin menurun. Rata-rata penurunan oksigen selama pemeliharaan ikan nila adalah 0,35-0,36 mg/L O2/jam. Konsumsi oksigen
berfluktuasi tergantung kondisi ikan. Rata-rata konsumsi oksigen ikan nila selama pemeliharaan ikan adalah 92,64-93,88 mg O2/kg ikan/jam. Aerasi selama 4 jam dapat
4
PENGARUH AERASI INJEKSI UDARA TERHADAP
KONSENTRASI OKSIGEN TERLARUT DI LOKASI
BUDIDAYA IKAN WADUK IR. H. DJUANDA
4.1 Pendahuluan
Kegiatan perikanan di Waduk Ir. H. Djuanda yang memberikan dampak ekologi maupun ekonomi adalah perikanan budidaya. Secara ekologi, kegiatan budidaya dapat meningkatkan input bahan organik ke perairan yang berasal dari sisa pakan yang tidak tercerna, feses dan urin ikan. Secara ekonomi dapat memberikan peningkatan pendapatan petani pemilik karamba maupun karyawannya.
Jumlah karamba jaring apung dari tahun ke tahun terus meningkat, bahkan pada tahun 2010 telah mencapai 19630 unit yang artinya telah melebihi kapasitas yang diijinkan yaitu 2100 unit. Salah satu dampaknya adalah penurunan kualitas air seperti konsentrasi oksigen cenderung mengalami penurunan yaitu pada tahun 1977 berkisar 5,4-7,3 mg/L menjadi berkisar 2,1-5,41 mg/L di tahun 2006 (Krismono dan Hardjamulia 1986; Tjahjo dan Purnamaningtyas 2008).
Aerasi merupakan upaya meningkatkan oksigen terlarut yang dapat dilakukan pada saat kondisi oksigen terlarut kristis dengan tujuan untuk mencegah terjadinya kematian ikan (Demoyer et al. 2001; Qoyyum et al. 2005). Endo et al. (2008) menyatakan bahwa apabila kondisi oksigen rendah dapat mempengaruhi aktifitas makan, konversi pakan, pertumbuhan dan kesehatan ikan budidaya. Menurut Specce (1971) dan Fast et al. (1975) dalam Kowsari (2008) ada dua cara untuk meningkatkan oksigen di lapisan hipolimnion yaitu destratifikasi dan aerasi hipolimnion. Destratifikasi didefinisikan sebagai pencampuran lapisan danau dengan sirkulasi buatan (artificial circulation) sementara aerasi hipolimnetik adalah oksigenasi tanpa terjadi perubahan profil suhu di badan air. Sementara menurut Seller (1981), aerasi hipolimnetik adalah suatu cara untuk meningkatan oksigen hipolimnion dimana proses aerasi secara menyeluruh terjadi di lapisan hipolimnion dengan tekanan udara dari kompresor tanpa ada pembalikan massa air ke permukaan danau atau waduk. Memasukkan udara ke dalam lapisan hipolimnion dapat meningkatkan kandungan oksigen terlarut pada lapisan bawah (Seller 1981). Beberapa keuntungan aerasi hipolimnetik antara lain 1). Tidak meningkatkan suhu pada lapisan hipolimnetik, 2). Tidak memindahkan nutrien dari hipolimnion ke epilimnion yang dapat memacu pertumbuhan alga, 3). Meningkatkan konsentrasi oksigen dan mencegah peningkataan konsentrasi beberapa materi kimia seperti besi, mangan, dan sulfida yang menyebabkan air berbau, berwarna di lapisan hipolimnion (Kowsari 2008).
4.2 Bahan dan Metode
Penelitian dilakukan di lokasi budidaya ikan dalam karamba jaring apung pada bulan Juni-Agustus 2013. Penelitian dilakukan pada satu karamba yang berukuran panjang 7 m, lebar 7 m dan kedalaman 4 m. Aerasi dilakukan dengan memompakan udara pada kedalaman hipoksia sesuai dengan hasil pengamatan pada Bab 2 yaitu > 3 m sehingga dilakukan pada 3,6 m dengan kompresor bertekanan 3 atm merupakan tekanan yang lebih besar dari tekanan hidrostatik pada kedalaman 3,6 m yaitu 136605 Pa atau 1,35 atm. Berdasarkan penelitian Santoso (2010) semakin besar tekanan udara untuk aerasi yang diberikan akan meningkatkan oksigen yang terlarut ke air sehingga mikroorganisme akan berkembang dengan baik sebagai pengurai zat organik. Instalasi alat aerasi dengan sistem difusi ini seperti pada skema Gambar 4. Pipa aerasi yang digunakan adalah pipa PVC (Mobley and Brock 1995) jenis AW yang kuat pada tekanan tinggi; berdiameter ¾ inch; ketebalan pipa 1,8 mm dan panjang pipa 3,7 m. Lubang pipa dibuat pada kedalaman 3,6 m dengan diameter 2 mm dengan tujuan agar menghasilkan gelembung berukuran kecil. Diameter lubang berpengaruh terhadap transfer oksigen. Diameter lubang yang lebih kecil akan menghasilkan gelembung yang lebih kecil. Gelembung yang lebih kecil mempunyai luas permukaan per unit gelembung lebih besar, laju kenaikan sampai atas berkurang sehingga dapat meningkatkan waktu kontak gelembung dan air karena semakin sering molekul oksigen kontak dengan air maka pelarutan oksigen ke dalam air semakin besar (Haryanto et al. 2005), serta terjadi peningkatan jumlah total gelembung di kolom air setiap pertukaran gas sehingga dapat meningkatkan luas permukaan yang tersedia untuk pertukaran gas (Sahoo and Luketina 2003; Tucker 2005; Ashley et al. 2009; EPA 2009). Gelembung udara yang lebih kecil mempunyai kemampuan transfer oksigen enam kali lebih besar dibandingkan gelembung yang besar (Schierholz et al. 2006). Pengamatan oksigen terlarut dilakukan setiap jam yaitu secara vertikal pada kedalaman 0;1;2;3;3,6 dan 4 m dan secara horizontal pada jarak -1,5 m (di belakang pipa diffuser); 0 (pada pipa diffuser); 1,5 m (sebelah kanan dan kiri pipa); +1,5; +3 dan +6 m (di depan pipa diffuser) ( seperti Gambar 10) serta jarak 17 m dari pipa yang merupakan kontrol.
24
Gambar 10. Ukuran KJA (dalam meter) dan posisi pengukuran oksigen secara horizontal dan vertikal (dalam meter)
4.3 Hasil dan Bahasan
Waduk Ir. H. Djuanda merupakan waduk multi fungsi yang salah satunya untuk kegiatan perikanan budidaya ikan dalam karamba jaring apung (KJA) dan jumlah KJA sampai tahun 2010 telah mencapai 19630 unit. Pemberian pakan secara intensif dapat menyebabkan terjadinya pencemaran air yang bersumber dari sisa pakan yang tidak tercerna, feses, dan urin ikan. Pencemaran perairan dari bahan organik dapat memacu terjadinya deplesi oksigen. Deplesi oksigen secara terus menerus dapat berakibat perairan menjadi kondisi hipoksia yang dapat menyebabkan terhambatnya pertumbuhan dan perkembangan ikan. Selain itu kerugian dari kegiatan budidaya ikan dalam KJA menurut Masser (1988) adalah dapat terjadi Low Dissolved Oxygen Syndrome (LODOS) yaitu gejala penurunan oksigen di perairan sehingga ikan mengalami gasping (megap-megap) maka perlu tindakan aerasi. Jika tidak dilakukan aerasi dapat mengakibatkan kematian ikan. Menurut Toufeek and Korium (2009), oksigen yang baik untuk kehidupan ikan adalah 5–6 mg/L dan paparan oksigen bebas < 2 mg/L untuk beberapa hari dapat mematikan ikan dan organisme akuatik lainnya.
Aerasi merupakan salah satu cara mekanik untuk memperbaiki kualitas lingkungan perairan. Berbagai macam cara aerasi adalah surface aeration, sub merged aeration serta hypolimnion aeration. Hypolimnion aeration dapat dilakukan dengan full lift system yaitu mengangkat air dari hipolimnion ke permukaan kemudian mengembalikan lagi ke hipolimnion dan partial lift system yaitu mengangkat air di hipolimnion yang telah diberi udara kemudian mengeluarkan lagi di hipolimnion (Nordin and McKean 1982), serta diffuser yang pernah diterapkan di Danau Hollow Spring, Virginia yang lebih sederhana karena menggunakan bahan dan alat yang mudah diperoleh seperti pipa (Gantzer 2002). Pada penelitian ini menggunakan sistem pemompaan udara (injeksi udara) ke lapisan yang telah
mengalami hipoksia. Hasil penelitian berdasarkan jarak dan kedalaman disajikan pada Gambar 11 dan Gambar 12.
4.3.1 Profil oksigen berdasarkan jarak dari sumber udara aerasi
Berdasarkan hasil pengamatan profil oksigen berdasarkan jarak dari pusat aerator (Gambar 11) menunjukkan bahwa pada permulaan aerasi, konsentrasi oksigen cenderung menurun di semua titik pengamatan. Konsentrasi oksigen pada permukaan perairan, kedalaman 1 dan 2 m pada semua titik pengamatan cenderung meningkat. Pada titik pusat aerasi (0 m) terlihat bahwa kedalaman 3 m, konsentrasi oksigen cenderung naik; kedalaman 3,6 m dan 4 m, konsentrasi oksigen cenderung berfluktuasi. Pada jarak -1,5 m dan +1,5 m terlihat bahwa, konsentrasi oksigen menurun pada awal aerasi kemudian perlahan-lahan meningkat dan berfluktuasi di kedalaman 3; 3,6 dan 4 m. Pada jarak kanan dan kiri 1,5 m terlihat bahwa konsentrasi oksigen pada awal aerasi cenderung menurun kemudian perlahan-lahan meningkat dan berfluktuasi pada kedalaman 3 dan 3,6 m sementara pada kedalaman 4 m cenderung menurun. Pada jarak + 3 m, konsentrasi oksigen pada awal aerasi menurun kemudian perlahan meningkat dan berfluktuasi pada kedalaman 3; 3,6 dan 4 m. Pada kedalaman 3,6 m cenderung stabil. Pada jarak +6 m, konsentrasi oksigen cenderung menurun di kedalaman 4 m sementara kedalaman 3,6 m cenderung stabil dan kedalaman 3 m meningkat. Pada titik kontrol, konsentrasi oksigen di kedalaman 3; 3,6 dan 4 m cenderung berfluktuasi.
Pada permukaan perairan konsentrasi oksigen cenderung naik selama percobaan diduga karena adanya proses fotosintesis fitoplankton yang menghasilkan oksigen, difusi udara atmosfir ke permukaan serta putaran angin yang dapat meningkatkan proses difusi permukaan. Konsentrasi oksigen ≥ 5 mg/L merupakan konsentrasi aman untuk biota akuatik namun apabila konsentrasi oksigen 1-2 mg/L dapat menyebabkan kematian ikan apabila terpapar dalam beberapa jam (Baylar et al. 2009). Menurunnya oksigen di lokasi aerasi pada kedalaman 3; 3,6 dan 4 m diduga karena oksigen dimanfaatkan untuk respirasi mikroorganisme pendekomposisi bahan organik dan respirasi ikan yang dibudidayakan sehingga konsumsi oksigen pada lapisan tersebut tinggi. Hasil pengamatan lapangan menunjukkan pada ikan-ikan di lokasi kontrol lebih banyak di permukaan untuk mengambil udara, sementara di lokasi aerasi lebih banyak di bawah permukaan di dekat sumber udara yang dipompakan.
26
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
(g) (h)
4.3.2 Profil oksigen berdasarkan kedalaman
Profil oksigen berdasarkan kedalaman (Gambar 12) menunjukkan bahwa pada permukaaan, kedalaman 1 dan 2 m cenderung mempunyai konsentrasi oksigen yang meningkat pada pada semua jarak dari sumber injeksi udara. Pada kedalaman 3; 3,6 dan 4 m, konsentrasi oksigen pada awal aerasi cenderung turun kemudian setelah 3–4 jam aerasi meningkat walaupun kemudian turun lagi. Pada lokasi kontrol, konsentrasi oksigen cenderung rendah pada akhir aerasi, namun pada jam ke 2-4 setelah aerasi terlihat oksigen meningkat yang diduga karena pada saat pengamatan terjadi pemanenan ikan di dekat lokasi karamba kontrol sehingga terjadi pengadukan air yang dapat meningkatkan difusi oksigen udara ke perairan.
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
28
Hasil pengamatan berdasarkan jarak dan kedalaman menunjukkan bahwa pada permulaan aerasi, konsentrasi oksigen cenderung menurun kemudian setelah 2-4 jam aerasi meningkat namun menurun kembali dan naik setelah 6 jam aerasi kecuali pada kedalaman 1, 2 m dan permukaan perairan yang terus meningkat. Hal ini diduga karena pada kedalaman > 3 m, oksigen dimanfaatkan dulu oleh ikan untuk respirasi, mikroorganisme untuk mendekomposisi bahan organik serta sebagian juga akan sampai ke permukaan oleh aliran ke atas dari proses aerasi. Pada permukaan hingga kedalaman 2 m cenderung selalu naik karena pada kedalaman tersebut mendapatkan suplai oksigen dari difusi udara ke permukaan perairan dan juga dari fotosintesis fitoplankton serta sebagian dari difusi teknik aerasi ini. Dalam proses aerasi terjadi proses difusi oksigen yaitu pergerakkan oksigen dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Selain itu karena adanya udara yang bertekanan sehingga oksigen dapat terdispersi yaitu penyebaran secara horizontal. Dispersi merupakan salah satu proses penting dalam penyebaran material toksik, material terlarut dan nutrien di badan air (Ji, 2008).
Menurut Gantzers et al. (2009), penurunan oksigen pada kedalaman di bawah permukaan akibat aerasi dapat terjadi karena terjadi peningkatan konsumsi oksigen atau HOD (hypolimnion oxygen demand) sehingga meningkatkan deplesi oksigen pada lapisan tersebut. Konsumsi oksigen ini diduga karena adanya water oxygen demand (Gantzers et al. 2009) dan juga konsumsi oleh ikan karena lokasi aerasi merupakan karamba budidaya ikan dan konsumsi oksigen oleh ikan lebih efektif (Oliveira and Franca, 1998). Adanya aerasi dapat merangsang peningkatan HOD sementara waktu karena meningkatnya konsumsi oksigen untuk oksidasi bahan organik dan an organik seperti Fe dan Mn, turbulensi yang besar, serta respirasi bakteri (Ashley 1983; Soltero et al. 1994). Ashley (1983) menyatakan bahwa HOD lebih tinggi pada lokasi aerasi yaitu 0,39-0,78 mg/L/hari daripada lokasi kontrol yaitu 0,03-0,09 mg/L/hari. HOD pada lokasi aerasi di Black Lake dapat mencapai 10 kali lebih tinggi daripada yang tidak di aerasi dan di Medical Lake sekitar 2 kali lebih besar daripada sebelum aerasi (Ashley 1983; Gantzer et al. 2009). Namun melalui aerasi ini diharapkan laju HOD dapat menurun dari waktu ke waktu karena proses oksidasi bahan organik berjalan secara bertahap.
4.4 Simpulan dan Saran 4.4.1 Simpulan
Aplikasi aerasi di lapisan bawah permukaan yang hanya dilakukan 8 jam belum dapat meningkatkan oksigen perairan terutama pada kedalaman 3,6 dan 4 m karena adanya peningkatan laju deplesi oksigen oleh hypolimnion oxygen demand, water oxygen demand dan konsumsi oksigen. Profil oksigen berdasarkan jarak dari sumber oksigen oleh injeksi udara pada semua titik pengamatan adalah pada awal aerasi mengalami penurunan dan setelah 4 jam aerasi meningkat dan kemudian turun lagi. Profil oksigen berdasarkan kedalaman yaitu pada kedalaman 3; 3,6 dan 4 m, konsentrasi okisgen pada permulaan aerasi menurun kemudian setelah aerasi 3-4 jam aerasi meningkat dan turun lagi; sementara pada permukaan, kedalaman 1 dan 2 m cenderung terus meningkat.
4.4.2 Saran
5
PENGARUH AERASI TERHADAP LAJU
BIOCHEMICAL
OXYGEN DEMAND
(BOD) DI LOKASI BUDIDAYA
IKAN WADUK IR. H DJUANDA
5.1 Pendahuluan
Aerasi merupakan upaya meningkatkan oksigen terlarut yang dapat dilakukan pada saat kondisi oksigen terlarut kristis dengan tujuan untuk mencegah terjadinya kematian ikan (Qoyyum et al. 2005). Endo et al. (2008) menyatakan bahwa apabila kondisi oksigen rendah dapat mempengaruhi aktifitas makan, konversi pakan, pertumbuhan dan kesehatan ikan budidaya. Oksigen merupakan factor kunci bagi kehidupan akuatik untuk proses respirasinya. Oksigen juga dimanfaatkan untuk proses dekomposisi bahan organik sehingga dapat menghasilkan senyawa yang tidak membahayakan biota akuatik.
Kandungan bahan organik dalam jumlah cukup dapat menyuburkan perairan, namun jika jumlahnya banyak dapat mencemari perairan, kadar oksigen terlarut menurun, kadar CO2 meningkat dan terjadi kekeruhan (Cahyono 2001). Salah satu
sumber bahan organik perairan Waduk Ir. H. Djuanda adalah limbah kegiatan budidaya ikan dalam KJA yang dapat berasal dari sisa pakan tidak tercerna, feses dan urin ikan. Adanya peningkatan bahan organik dapat menyebabkan penurunan oksigen terlarut karena sebagian oksigen akan digunakan untuk proses dekomposisi bahan organik.
Peningkatan bahan organik perlu diimbangi dengan produksi oksigen yang mencukupi. Bahan organik yang ada di perairan akan dirombak oleh mikrobia dan memerlukan oksigen. Penggunaan oksigen secara terus menerus untuk proses oksidasi ini menyebabkan terjadinya penurunan oksigen di perairan. Untuk itu diperlukan pasokan oksigen yang memadai secara terus menerus. Apabila produksi oksigen lebih kecil dibandingkan konsumsi oksigen maka akan menyebabkan terjadinya defisit oksigen.
Biochemical Oxygen Demand (BOD) adalah banyaknya oksigen yang diperlukan oleh mikroorganisme untuk mendekomposisi bahan organik. Nilai BOD dipengaruhi oleh suhu, pH, waktu inkubasi, kondisi osmotik, serta ketersediaan oksigen (Dhage et al. 2012). Nilai k (konstanta laju BOD) menunjukkan besarnya laju penguraian bahan organik oleh mikroorganisme aerob perairan (Astono et al. 2008). Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui laju dekomposisi bahan organik (k) pada perlakuan air karamba sebelum dan sesudah diaerasi selama 8 jam.
5.2 Bahan dan Metode
