Minggu III
PENCEMARAN AIR
Setelah mengikuti tatap muka ini, mahasiswa dapat menjelaskan 1. Sumber pencemaran air dan jenis pencemarnya
2. Nasib pencemar dalam ekosistem
3. Transfer pencemar melalui rantai makanan 4. Efek pencemaran pada sungai dan danau
5. Contoh nyata pencemaran air beserta analisisnya Uraian
Sumber pencemaran air
• Oxygen — demand substances • Panas
• Limbah perkotaan/rumah tangga • Limbah pertanian
• Sedimen hash erosi lahan • Minyak
• Logam berat dan substansi toksik
Table 5. Tipe pencemaran air (F, hal. 180)
Kelas pencemar Signifikan
Trace element Logam berat
Organically – bound metals
Kesehatan, biota akuatik Kesehatan, biota akuatik Transpor metal
Radionuklida
Pencemar anorganik Asbestos
nutrient alga
Aciditas, alkanitas, salinitas
Toksisitas,
Human health Eutrofikasi Kualitas air,
kehidupan akuatik Trace organic pollutants
Polychlorinated biphenyls Pesticida
Limbah petroleum
Toksisitas Efek biologis
Toksisitas, biota akuatik, wildlife Effect on wildlife, esthetics Sewage, human, animal waste
Biochemical oxygen demand Pathogen
Detergen
Kualitas air, kadar oksigen Kualitas air, kadar oksigen Health effect
Eutrofikasi, esthetics Bahan kimia karsinogen Indiden kanker
Sedimen Kualitas air dan biota akuatik
Tabel 6. Trace element penting dalam air (F, hal. 181)
Elemen Sumber Efek dan signifikasi
Arsenic Mining by product,
chemical waste Toksik, possibly karsinogenik Beryllium Batubara timbah industri Toksik
Boron Batubara, detergen,
wastes Toksik
Chromium Metaiplating Esensial sebagai Cr(lll), toksik sebagais Cr(Vl)
Copper Metal plating, mining,
industrial waste Esensial trace element, toksik terhadap tumbuhan dan alga pada kadar tinggi
Fluorine Natural geological sources, waste, water additive
Mencegah kerusakan gigi pada I Mg/L, toksik pada kadar tinggi Lodine Limbah industri, natural
brines, intrusi air laut Mencegah gondok Iron Limbah industri, korosi,
acid mine water, microbial action
Nutrien esensia, damages fixtures by staining
Lead Limbah industri, mining,
fuels Toksik, berbahaya terhadap wildlife Manganese Limbah industri, korosi,
acid mine water, microbial action
Toksik terhadap tumbuhan, damages fixtures by staining Mercury Limbah industri, mining,
coal Toksik, dimobilisasi sebagaisenyawa methyl mercury oleh bakteri anaerob
Molybdenum Limbah industri, sumber
alami Esensial terhadap tumbuhan,toksik terhadap hewan Selenium Sumber alami, batubara Esensial pada kadar rendah,
toksik pada kadar tinggi Zinc Limbah industri, metal
plating, plumbing Elemen esensial, toksik pada tumbuhan pada kadar tinggi
Logam berat Cadmium (Cd)
• Berasa! dan industri pelapisan logam dan pertambangan.
• Chemically, it’s very similar to zinc (undergo geochemical processes together). • Dalam air, Cd dalam kondisi oksidasi +2.
• Efek pada manusia tekanan darah tinggi, kerusakan ginjal, destruksi jaringan testicular dan sel darah merah.
• Cd menggantikan Zn dalam beberapa enzim, yang dapat mengubah stereostruktur enzim dan mengganggu aktivitas katalitik.
Lead (Pb)
• Berasal dan limbah industri, pertambanga, dan bahan bakar mengandung Pb. • Efek pada manusia : disfungsi ren, sistem reproduktif, liver, otak, dan sistem saraf
pusat, ganggan mental pada anak dan anemia.
Inorganic species Cyanide
• Dalam air sebagal HON (asam lemah)
• Ion sianida mempunyai afinitas kuat pada beberapa ion logam (Fe(CN)64-).
• HON voatil sangat toksik dan digunakan sebagai gas chamber executions. • Digunakan dalam industni, khususnya untuk metal cleaning dan electroplating.
Ammonia
• Excessive levels of ammoniacal nitrogen cause water - quality problems.
• Produk awal dan dekomposisi limbah organik nitrogenous, dan its presence frequently indicates the presence of wastes.
Polutan organik Sabun
• Garam dengan higher fatty acid, misalnya sodium stearat, O17H35COO-Na+. Garam
terdiri dan bagian kepala dan ekor. Bagian kepala merupakan gugus (ion) sedangkan bagian ekor merupakan rantai asam lemak panjang.
• Merupakan agen pembersih, dengan cara emulsifikasi dan menurunkan tegangan permukaan air
• Sabun dapat bereaksi dengan kation divalen (Ca2+ dan Mg2+) dan membentuk
garam tidak larut 2C17H35COONa + Ca2+ Ca(C17H35CO2)2(S) + 2Na+
• Penggunaan sebagai agen pembersih, memungkinkan sabun masuk ke dalam air dan mengalami proses biodegradasi, yang dapat menyebabkan Radar oksigen terlarut.
Detergen
• Merupakan agen pembersih sintetik dengan mekanisme kerja sebagal surfaktan • Tidak membentuk garam tidak larut dengan ion hardness (Ca2+ dan Mg2+)
• Penambahan enzim yang mengandung fosfat dan klorin dalam pembuatan deterjen, dapat menimbulkan efek merugikan bagi lingkungan
Radionuklida (isotop radioaktif)
• Dihasilkan dan fisi inti uranium atau plutonium, juga reaksi neutron dengan Inti stabil.
• Radionuklida dihasilkan dalam jumlah besar, sebagai limbah reaktor nuklir. • Radionukilda digunakan dalam industri dan kedokteran, terutama sebagai tracer • Umumnya, radionuklida masuk ke dalam sistem akuatik da sumber alami
• Beberapa radionukllda merupakan isotop berbahaya bagi organisme, karena mengikuti jalur metabolik/biokimiawi sebagai elemen yang stabil. Lebih dan 80 % lodium dalam tubuh manusia terdapat dalam kelenjar tiroid, lodium sebagai komponen esensial hormon pertumbuhan tiroksin. Jika iodium radioaktif terintake dan terkonsentrasi dalam kelenjar tiroid, dapat menimbulkan kanker tiroid. Peningkatan kasus kanker tiroid terjadi setelah kecelakaan reaktor nuklir Chernobyl.
Nasib (fate) pencemar dalam ekosistem akuatik
Nasib pencemar yang mEsuk ke dalam ekosistem akuatik ditentukan oleh sifat fisik, lipofilisitas, vapour pressure, dn stabilitas kimiawi. Senyawa yang mempunyai stabilitas kimiawi yang rendah, cenderung mengalami hidrolisis, sehingga tidak menimbulkan efek merugikan bagi ekosistem akuatik, kecuali bila senyawa tersebut mengalami transformasi menjadi senyawa (produk) yang toksik. Dalam ekosistem akuatik, yang bersifat volatil cenderung tidak berada dalam waktu yang lama. Polaritas berperan penting dalam menentukan distribusi dan persistensi senyawa tersebut. hidrofilik cenderung terlarut dan terdistribusi pada permukaan air. Sebaliknya lipofilik berasosiasi dengan materi organik yang berada di dalam sedimen.
Pada sedimen sungai dan danau terdapat bentuk asosiasi antara partikel organik - anorganik dengan organisme. Pencemar organik dapat diadsorbsi oleh partikel sedimen, membatasi mobilitas pencemar dan availibilitas terhadap organisme akuatik. keberadaan pencemar dalam sedimen memungkinkan teruptakenya pencemar oleh organisme benthik tertentu, misalnya makroinvertebrata benthik (grazer), yang menggunakan partikel sedimen (organik) sebagal sumber makanannya. Selain itu
organisme benthik yang bersifat filter feeder (bivalvia), memungkinkan berinteraksi Iangsung dengan pencemar.
Dalam suatu perairan, kandungan oksigen terlarut menentukan laju transformasi kimiawi dan biokimiawi pencemar. Bila kandungan oksigen terlarut menurun, proses transformasi oksidatif akan segera digantikan oleh proses reduksi. Transfer pencemar melalui rantai makanan
Dalam ekosistem akuatik adnya proses makan memakan (rantai makanan) menyebabkan terjadinya transfer pencemar. Keberadaan atau lama waktu suatu pencemar dalam suatu rantai maknan sangat tergantung dan waktu paruh dan bicavailibilitas senyawa pencemar tersebut dalam organisme. Pencemar lipofihik, misalnya PAHs, tidak menunjukkan keberadaan dalam jangka waktu yang lama dan menyebabkan terjadinya biomagnifikasi, dalam suatu rantai makanan. Hal ini disebabkan waktu paruh senyawa tersebut yang relatif singkat. Beberapa invertebrata pada tingkat trofik yang rendah (Mytilus edulis), mempunyai kemampuan yang rendah dalam melakukan metabolisme terhadap PAHs, sehingga PAHs terakumulasi dalam kadar yang rendah. Organisme pada tingkat trofik yang lebih tinggi, misalnya ikan, mempunyai kemampuan untuk mendetoksifikasi senyawa tersebut melalui mekanisme induksi enzim monooksigenase, seningga kecenderungan terjdinya biomagnifikasi pada tingkat trofik yang lebih tinggi, menjadi lebih kecil.
Pencemaran sungai : kasus penambangan pasir di daerah hulu sungai Boyong, Sleman
Penambangan pasir yang berlargsung di kanan kin sungai tersebut (Stasiun II) telah menurunkan keanekaragaman makroinvertebrata benthik dibandingkan sebelum (Stasiun II) dan setelah adanya penambangan pasir (Stasiun Ill) (Gambar 9). Keanekaragaman dihitung menurut indeks Shanon - Wienner (H’). Secara temporal, indek keanekaragaman cenderung menurun dan bulan Agustus sampai bulan Oktober 2001.
Gambar 9. Indeks keanekaragaman Shanon – Wiener (H’) statsiun I – IIO di daerah hulu sungai Boyong pada bulan Agustus – Oktober 2001 (G, hal.48)
Pencemaran danau
Bahan pencemar yang masuk ke dalam ekosistem danau merupakan suatu qangguan (disturbance), yang dapat menurunkan atau mereduksi densitas fitoplankton. Hal ini dapat mereduksi densitas spesies pada tingkat trofik yang lebih tinggi. mungkin akan segeta kembali pada kondisi semula, sejalan dengan kondisi yang sama akan terjadi pada zooplankton. Namun, ikan kecil dan besar tidak kembali pada kondisi semula. Adanya pencemar akan berpengaruh pada rantai atau jaring makanan dalam ekosistem danau, yang selanjutnya dapat berpengaruh tivitas danau.
