1 Tugas m.k Pencemaran Laut
Studi Kasus : Stratifikasi Logam Berat di Air laut dan Sedimen
Oleh Waluyo1 C252140401
1)
Program Pascasarjana Pengelolaan Sumberdaya Pesisir dan Lautan, IPB
Abstrak
Seorang mahasiswa melakukan penelitian di wilayah pesisir yang aktif buangan industri dan mendapatkan data bahwa konsentrasi logam terlarut sangat rendah di bawah baku mutu dibandingkan dengan konsentrasi di cuplikan sedimen. Berikan suatu penjelasan/komentar saudara terhadap masalah ini. Berikan ilustrasi data dan gambar jika diperlukan untuk penjelasan ini serta pustaka yang diacu.
Logam berat adalah unsur-unsur yang memiliki berat atom antara 63,546 dan 200,590 (Kennish, 1992), dan berat jenis lebih besar dari 4,0 (Connell et al., 1984). Organisme hidup membutuhkan jumlah jejak beberapa logam berat, termasuk kobalt, tembaga, besi, mangan, molibdenum, vanadium, strontium, dan seng. Tingkat berlebihan logam dapat merusak organisme. Logam berat non-esensial perhatian khusus untuk sistem air permukaan adalah kadmium, kromium, merkuri, timbal, arsen, dan antimon (Kennish, 1992).
Semua logam berat yang ada di permukaan air di koloid, partikulat, dan fase terlarut, meskipun konsentrasi terlarut umumnya rendah (Kennish, 1992). Koloid dan partikel logam dapat ditemukan dalam 1) hidroksida, oksida, silikat, atau sulfida; atau 2) diserap ke tanah liat, silika, atau bahan organik. Bentuk larut umumnya ion atau kelat organologam serikat atau kompleks. Jejak kelarutan logam di permukaan perairan didominasi dikendalikan oleh pH air, jenis dan konsentrasi ligan yang logam dapat menyerap, dan keadaan oksidasi komponen mineral dan lingkungan redoks dari sistem (Connell et al., 1984).
Perilaku logam di perairan alami adalah fungsi dari komposisi substrat sedimen, komposisi sedimen tersuspensi, dan kimia air. Sedimen terdiri dari pasir halus dan lumpur umumnya akan memiliki tingkat yang lebih tinggi dalam menyerap logam dari daripada kuarsa, feldspar, dan sedimen detrital yang kaya karbonat. Logam juga memiliki afinitas tinggi untuk asam humat, organo-clay, dan oksida dilapisi dengan bahan organik (Connell et al., 1984).
Sistem kimia air akan mengontrol laju adsorpsi dan desorbtion logam ke dan dari sedimen. Adsorpsi menghilangkan logam dari kolom air dan menyimpan logam dalam substrat. Desorpsi mengembalikan logam ke kolom air, dimana resirkulasi dan bioassimilation mungkin terjadi. Logam dapat diserap dari sedimen jika salinitas air laut meningkat, penurunan potensial redoks, atau penurunan pH.
2 2. Penurunan Redoks Potensial : penurunan redoks potensial seperti yang sering terlihat dalam kondisi kekurangan oksigen, akan mengubah komposisi kompleks logam dan melepaskan ion logam ke dalam air di atasnya.
3. Penurunan pH : pH rendah meningkatkan persaingan antara ion logam dan hidrogen. Penurunan pH juga dapat melarutkan logam-karbonat kompleks, melepaskan ion logam bebas ke dalam kolom air (Connell et al., 1984).
Untuk mengetahui bagaimaman proses sirkulasi logam berat di alut dan si sedimen, maka perlu dipahami juga tentang bagaimana proses input/sumber logam berat, proses yang terjadi di air laut serta sampai sedimen serta sifat dari logam berat itu sendiri. Secara umum siklus logam berat di laut disajikan pada Gambar 1 dan secara rinci dijelaskan pada Gambar 2.
Sumber logam berat
Rute utama serta sumber bahan logam berat yang mencapai laut adalah dari sungai, atmosfer dan transportasi glasial. Air sungai mengandung berbagai macam komponen anorganik dan organik baik dalam bentuk terlarut maupun dalam bentuk partikel. Beberapa sumber logam berat dapat dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu sumber alami dan sumber non-alami. Sumber alami logam berat berasal dari sungai, laut dan atmosfer. Sungai merupakan sumber utama alamiah melalui proses weathering batuan, sedangkan sumber logam berat dari laut dalam berasal dari aktifitas gunung api dan proses hidrotermal, serta yang berasal dari atmosfer melalui turunnya partikel debu ke air laut. Sumber logam berat non alami berasal dari kegiatan industri seperti penambangan, peleburan, dan refinery, kegiatan industri pengolahan, serta kegiatan transportasi.
Sifat logam berat
Sifat logam berat secara umum dibagi menjadi 2, yaitu bersifat esensial dan logam berat yang bersifat racun. Logam berat yang bersifat esensial diperlukan dalam proses metabolisme, terutama berikatan dengan protein (metalloprotein dan komplek logam protein). Contoh logam berat esensial adalah Fe, Cu, Zn, Co, Mn, Cr, Mo, V, Se, Ni dan Sn.
Gambar 1. Input dan proses logam berat (Chester, 2000)
3 Contoh metalloprotein:
haemoglobin (Fe) dan haemocyanin (Cu),
karbonat anhidrase, karboksipeptidase, karbon dehidrogenases (Zn), pyruvate carboxylase (Mn), Vit B12 (Co),
xanthine oxidase (Fe dan Mo), cytochrome oxidase (Fe dan Cu).
Logam berat yang bersifat racun adalah logam membentuk senyawa penghambat enzym dengan membentuk mercaptides dengan senyawa grup sulfidril yang berfungsi untuk aktifitas katalisator. Contoh logam berat yang bersifat racun adalah Ag, Hg, Cu, Cd, dan Pb. Urutan daya racun logam berat dari yang tinggi ke rendah menurut Darmono (2001) adalah sebagai benkut : Hg2+ > Cd2+ > Ag2+ > Ni2+ > Pb2+ > As2+ > Cr2+ > Cu2+ > Zn2+. Logam Pb dan Cd di dalam perairan mudah terikat dengan bahan organik lalu mengendap dan bersatu dengan sedimen.
Logam Berat di Estuari
Dalam perairan logam berat ditemukan dalam bentuk :
a. Terlarut, yaitu ion logam berat dan logam yang berbentuk kompleks dengan senyawa organik dan anorganik.
b. Tidak terlarut, terdiri dari partikel dan senyawa kompleks metal yang teradsorpsi pada zat tersuspensi (Razak 1980).
Daya larut logam berat dapat menjadi lebih tinggi atau lebih rendah tergantung pada kondisi lingkungan perairan. Pada daerah yang kekurangan oksigen misalnya akibat kontaminasi bahan organik, daya larut logam berat akan menjadi lebih rendah dan mudah mengendap. Logam berat seperti Zn, Cu, Cd, Pb, Hg, dan Ag akan sulit terlarut dalam kondisi perairan yang anoksik (Ramlal, 1987). Mengendapnya logam berat bersama-sama dengan padatan tersuspensi akan mempengaruhi kualitas sedimen di dasar perairan serta perairan di sekitarnya. Kadar normal dan maksimum logam berat dalam air laut ditampilkan pada Tabel 1.
Table 1. Kadar normal dan kadar maksimum logam berat di laut
4 (proses sedimentasi). Setelah proses pengendapan atau sedimentasi, unsur-unsur logam berat tersebut akan mengalami proses diagenesis, melibatkan peningkatan bobot molekul dan hilangnya gugus fungsi. Sebagai akibatnya terbentuknya cadangan logam berat pada sedimen perairan yang relatif stabil dan kurang reaktif. Namun demikian karena adanya berbagai proses fisika, kimia, dan biologi di estuari, komponen tersebut dapat kembali ke kolom air (Maslukah, 2006).
Logam berat di perairan khusunya di estuari memiliki sifat konservatif dan non konservatif (Chester 2000). Sifat konservatif menunjukkan kestabilan konsentrasi suatu komponen. Konsentrasinya tidak dipengaruhi proses - proses kimia dan biologi. Teknik yang paling umum yang digunakan untuk melihat ke-konservatif-an suatu elemen terlarut dengan menggunakan mixing graph atau diagram mixing. Dengan diagram ini, konsentrasi setiap komponen terlarut dari setiap sampel dapat diplotkan dengan beberapa elemen yang konservatif. Nilai salinitas di estuari bersifat konservatif, karena keberadaannya tidak dipengaruhi oleh proses kimia dan biologi. Jika distribusi logam terlarut di estuari lebih banyak dikontrol oleh proses fisika (proses percampuran antara air sungai dan laut), konsentrasi akan linier terhadap salinitas. Arah kemiringan (slope) akan ditentukan oleh kelimpahan relatif logam dalam air sungai dan air laut (Libes 1992). Slope yang berupa garis lurus ini sering disebut theoritical dilution line (TDL). Apabila sumber elemen logam terlarut relatif melimpah di sungai (air tawar) daripada di air laut maka bentuk TDL ini menurun sepanjang gradien salinitas (Gambar 3a ii) dan sebaliknya apabila logam terlarut relatif melimpah di air laut daripada air tawar, maka TDL ini akan naik sepanjang gradien salinitas (Gambar 3a i). Jika logam terlarut bersifat non konservatif, logam ini akan mengalami removal atau addition oleh adanya proses-proses kimia di estuari. Logam mengalami removal apabila konsentrasinya berada di bawah TDL dan kebalikannya mengalami addition, apabila konsentrasinya berada di atas TDL.
5 (lanjutan dari Gambar 3) (Chester, 2000)
Daftar Pustaka
Chester, 2000. Marine Geochemistry. Second edition. Department of Earth Sciences, University of Liverpool. Blackwell Science Ltd. London
Connel, B.S., Cox, M. and Singer, I. 1984. Nickel and Chromium In: Brunner, F. and Coburn, J.W. (eds): Disorders of minerals metabolism. Academic press, New York. Pp. 472 – 532.
Kennish, L. 1992. Toxicity of heavy metals: effects of Cr and Se on humans health. Journal of Indian Public Health Education, India. 2:36 – 64.
Libes SM. 1992. An Introduction to Marine Biogeochemestry. Toronto: JohnWiley & Sons Inc.
Maslukah, L. 2006. Konsentrasi Logam Berat Pb, Cd, Cu, Zn dan Pola Sebarannya di Muara Banjir Kanal Barat, Semarang. (Tesis). Bogor. Program Pascasarjana, Intitut Pertanian Bogor
