SIFAT FISIKA, KIMIA, DAN BIOLOGI SISTEM PERAIRAN
AIRTAWAR DAN AIR LAUT
1. Air Tawar
1. 1 Sifat Fisika Air Tawar
1) Warna, Bau, dan Rasa Air Tawar (Effect of Sediment)
Air tawar pada umumnya tidak berwarna, sehingga tampak bersih, bening dan jernih. Tetapi pada beberapa jenis air tawar juga bisa memperlihatkan warna yang berbeda-beda. Hal ini disebabkan karena sedimen (bebatuan) dan organisme yang hidup di dalamnya. Air permukaan dan air sumur pada umumnya mengandung bahan-bahan metal terlarut seperti Na, Mg, Ca, dan Fe. Air yang mengandung komponen-komponen tersebut dalam jumlah tinggi disebut air sadah. Walaupun bahan-bahan tersuspensi dan bakteri mungkin telah dihilangkan dari air tersebut, namun demikian air minum dimungkinkan masih mengandung komponen-komponen terlarut. Pada dasarnya air murni tidak enak untuk diminum karena beberapa bahan yang terlarut dapat memberikan rasa yang spesifik terhadap air minum. Oleh karena itu, air minum yang lazim diperdagangkan bukan merupakan air murni. Jadi air yang tidak tercemar, merupakan air yang tidak mengandung bahan-bahan asing tertentu dalam jumlah melebihi batas yang ditetapkan sehingga air tersebut dapat digunakan secara normal untuk berbagai keperluan. Adanya benda-benda asing yang mengakibatkan air tidak dapat digunakan secara normal disebut dengan polusi/pencemaran. Kebutuhan makhluk hidup akan air sangat bervariasi, maka batasan-batasan pencemaran untuk berbagai jenis air juga berbeda. Warna air pada dasarnya dibedakan menjadi warna sejati (true color) yang disebabkan oleh bahan-bahan terlarut, dan warna semu (apparent color), yang selain disebabkan oleh adanya bahan-bahan terlarut juga karena adanya bahan-bahan terlarut juga karena adanya bahan-bahan tersuspensi, seperti yang bersifat koloid. Air yang normal pada dasarnya tidak mempunyai rasa. Timbulnya rasa pada air lingkungan (kecuali air laut yang mempunyai rasa asin) merupakan indikasi kuat bahwa air telah tercemar. Rasa yang menyimpang tersebut biasanya disebabkan oleh adanya polusi, dan rasa yang menyimpang tersebut biasanya dihubungkan dengan baunya karena pengujian terhadap rasa air jarang dilakukan.
2) Kenaikan suhu air (Raising of Temperature)
suatu industry pada umumnya menimbulkan panas. Untuk menormalkan suhu biasanya digunakan air sebagai pendinginnanya. Suhu air sungai yang relative tinggi dapat ditandai seperti munculnya ikan dan hewan air lainnya kepermukaan untuk mendapatkan oksigen.
1. 2 Sifat Kimia Air Tawar
Di samping sifat-sifat fisiknya, sifat-sifat kimia air juga sangat sesuai untuk kehidupan. Di antara sifat-sifat kimia air, yang terutama adalah bahwa air merupakan pelarut yang baik: Hampir semua zat kimia bisa dilarutkan dalam air. Zat-zat yang bercampur dan larut dengan baik dalam air (misalnya garam-garam) disebut sebagai zat-zat "hidrofilik" (pencinta air), dan zat-zat yang tidak mudah tercampur dengan air (misalnya lemak dan minyak), disebut sebagai zat-zat "hidrofobik" (takut-air). Kelarutan suatu zat dalam air ditentukan oleh dapat tidaknya zat tersebut menandingi kekuatan gaya tarik-menarik listrik (gaya intermolekul dipol-dipol) antara molekul-molekul air. Jika suatu zat tidak mampu menandingi gaya tarik-menarik antar molekul air, molekul-molekul zat tersebut tidak larut dan akan mengendap dalam air Konsekuensi yang sangat penting dari sifat kimia ini adalah mineral- mineral dan zat-zat yang berguna yang terkandung tanah terlarut dalam air dan dibawa ke laut oleh sungai. Diperkirakan lima milyar ton zat dibawa ke sungai setiap tahun. Zat-zat tersebut penting bagi kehidupan laut. Air juga mempercepat (mengkatalisis) hampir semua reaksi kimia yang diketahui. Sifat kimia air yang penting lainnya adalah reaktivitas kimianya ada pada tingkat yang ideal. Air tidak terlalu reaktif yang membuatnya berpotensi merusak (seperti asam sulfat) dan tidak juga terlalu
lamban (seperti argon yang tidak bereaksi kimia). Mengutip Michael Denton: “Tampaknya, seperti semua sifatnya yang lain, reaktivitas air ideal baik bagi peran biologis maupun geologisnya.”
1. 3 Sifat Biologi Air Tawar
2.
Air Laut
2. 1 Sifat Fisika Air Laut
A. SALINITAS AIR LAUT
NAMA UNSUR % jumlah berat seluruh gram AIR LAUT AIR SUNGAI Klorida 55,04 5,68
Natrium 30,61 5,79 Sulfat 7,68 12,14 Magnesium 3,69 3,41 Kalsium 1,16 20,29 Kalium 1,10 2,12 Bikarbonat 0,41 -Karbonat - 35,15 Brom 0,19 Asam borak 0,07 Strontium 0,04 Flour 0,00 -Silika - 11,67 Oksida - 2,75 Nitrat - 0,90
Air laut mengandung 3,5% garam-garaman, gas-gas terlarut, bahan-bahan organik dan partikel-partikel tak terlarut. Keberadaan garam-garaman mempengaruhi sifat fisis air laut (seperti: densitas, kompresibilitas, titik beku, dan temperatur dimana densitas menjadi maksimum) beberapa tingkat, tetapi tidak menentukannya. Beberapa sifat (viskositas, daya serap cahaya) tidak terpengaruh secara signifikan oleh salinitas. Dua sifat yang sangat ditentukan oleh jumlah garam di laut (salinitas) adalah daya hantar listrik (konduktivitas) dan tekanan osmosis.
Garam-garaman utama yang terdapat dalam air laut adalah klorida (55%), natrium (31%), sulfat (8%), magnesium (4%), kalsium (1%), potasium (1%) dan sisanya (kurang dari 1%) teridiri dari bikarbonat, bromida, asam borak, strontium dan florida. Tiga sumber utama garam-garaman di laut adalah pelapukan batuan di darat, gas-gas vulkanik dan sirkulasi lubang-lubang hidrotermal (hydrothermal vents) di laut dalam.
S (o/oo) = 1.80655 Cl (o/oo) (1969) . B. DENSITAS AIR LAUT
Densitas air laut bergantung pada temperatur (T), salinitas (S) dan tekanan (p). Kebergantungan ini dikenal sebagai persamaan keadaan air laut (Equation of State of Sea Water):
ρ = ρ(T,S,p)
Penentuan dasar pertama dalam membuat persamaan di atas dilakukan oleh Knudsen dan Ekman pada tahun 1902. Pada persamaan mereka, ρ dinyatakan dalam g cm-3. Penentuan dasar yang baru didasarkan pada data tekanan dan salinitas dengan kisaran
yang lebih besar,
menghasilkan persamaan densitas baru yang dikenal sebagai Persamaan Keadaan Internasional (The International Equation of State, 1980). Persamaan ini menggunakan temperatur dalam oC, salinitas dari Skala Salinitas Praktis dan tekanan dalam dbar (1 dbar = 10.000 pascal = 10.000 N m-2). Densitas dalam persamaan ini dinyatakan dalam kg m-3. Jadi, densitas dengan harga 1,025 g cm-3 dalam rumusan yang lama sama dengan densitas dengan harga 1025 kg m-3 dalam Persamaan Keadaan Internasional.
Densitas bertambah dengan bertambahnya salinitas dan berkurangnya temperatur, kecuali pada temperatur di bawah densitas maksimum. Densitas air laut terletak pada kisaran 1025 kg m-3 sedangkan pada air tawar 1000 kg m-3. Para oseanografer biasanya menggunakan lambang σt (huruf Yunani sigma dengan subskrip t, dan dibaca sigma-t) untuk menyatakan densitas air laut. dimana σt = ρ - 1000 dan biasanya tidak menggunakan satuan (seharusnya menggunakan satuan yang sama dengan ρ). Densitas rata-rata air laut adalah σt = 25. Aturan praktis yang dapat kita gunakan untuk menentukan perubahan densitas adalah: σt berubah dengan nilai yang sama jika T berubah 1oC, S 0,1, dan p yang sebanding dengan perubahan kedalaman 50 m.
Densitas maksimum terjadi di atas titik beku untuk salinitas di bawah 24,7 dan di bawah titik beku untuk salinitas di atas 24,7. Hal ini mengakibatkan adanya ko
nveksi panas.
• S < 24.7 : air menjadi dingin hingga dicapai densitas maksimum, kemudian jika air permukaan menjadi lebih ringan (ketika densitas maksimum telah terlewati) pendinginan terjadi hanya pada lapisan campuran akibat angin (wind mixed layer) saja, dimana akhirnya terjadi pembekuan. Di bagian kolam (basin) yang lebih dalam akan dipenuhi oleh air dengan densitas maksimum. • S > 24.7 : konveksi selalu terjadi di keseluruhan badan air. Pendinginan diperlambat akibat adanya sejumlah besar energi panas (heat) yang tersimpan di dalam badan air. Hal ini terjadi karena air mencapai titik bekunya sebelum densitas maksimum tercapai. Seperti halnya pada temperatur, pada densitas juga dikenal parameter densitas potensial yang didefinisikan sebagai densitas parsel air laut yang dibawa secara adiabatis ke level tekanan refere.
Mula-mula diperkirakan bahwa zat-zat kimia yang menyebabkan air laut asin berasal dari darat yang dibawa oleh sungai-sungai yang mengalir ke laut, entah itu dari pengikisan batu-batuan darat, dari tanah longsor, dari air hujan atau dari gejala alam lainnya, yang terbawa oleh air sungai ke laut. Jika hal ini benar tentunya susunan kimiawi air sungai tidak akan berbeda dengan susunan kimiawi air laut. Namun tabel 2 menunjukkan bahwa ada perbedaan besar dalam susunan kimiawi kedua macam air tersebut. Jadi dugaan itu tidak benar. Lalu dari mana sebenarnya asal garam-garam tersebut.
Menurut teori, zat-zat garam tersebut berasal dari dalam dasar laut melalui proses outgassing, yakni rembesan dari kulit bumi di dasar laut yang berbentuk gas ke permukaan dasar laut. Bersama gas-gas ini, terlarut pula hasil kikisan kerak bumi dan bersama-sama garam-garam ini merembes pula air, semua dalam perbandingan yang tetap sehingga terbentuk garam di laut. Kadar garam ini tetap tidak berubah sepanjang masa. Artinya kita tidak menjumpai bahwa air laut makin lama makin asin.
Zat-zat yang terlarut yang membentuk garam, yang kadarnya diukur dengan istilah salinitas dapat dibagi menjadi empat kelompok, yakni:
1. Konstituen utama : Cl, Na, SO4, dan Mg.
2. Gas terlarut : CO2, N2, dan O2.
3. Unsur Hara : Si, N, dan P.
4. Unsur Runut : I, Fe, Mn, Pb, dan Hg.
Konstituen utama merupakan 99,7% dari seluruh zat terlarut dalam air laut, sedangkan sisanya 0,3% terdiri dari ketiga kelompok zat lainnya. Akan tetapi meskipun kelompok zat terakhir ini sangat kecil persentasenya, mereka banyak menentukan kehidupan di laut. Sebaliknya kepekatan zat-zat ini banyak ditentukan oleh aktivitas kehidupan di laut.
Selain zat-zat terlarut ini, air juga mengandung butiran-butiran halus dalam suspense. Sebagian dari zat ini akhirnya terlarut, sebagian lagi mengendap ke dasar laut dan sisanya diurai oleh bakteri menjadi zat-zat hara yang dimanfaatkan tumbuhan untuk fotosintesis.
Garam-garaman utama yang terdapat dalam air laut adalah klorida (55%), natrium (31%), sulfat (8%), magnesium (4%), kalsium (1%), potasium (1%) dan sisanya (kurang dari 1%) teridiri dari bikarbonat, bromida, asam borak, strontium dan florida. Tiga sumber utama garam-garaman di laut adalah pelapukan batuan di darat, gas-gas vulkanik dan sirkulasi lubang-lubang hidrotermal (hydrothermal vents) di laut dalam.
2. 3 Sifat Biolog Air Laut
Laut, seperti halnya daratan, dihuni oleh biota yakni tumbuh-tumbuhan, hewan dan mikroorganisme hidup. Jumlah dan keanekaragaman jenis biota yang hidup di laut sangat berlimpah. Biota laut hampir menghuni semua bagian laut, mulai dari pantai, permukaan laut sampai dasar laut yang terjeluk sekalipun (Romimohtarto dan Juwana, 2001).
Di laut terdapat berbagai macam organisme mulai dari yang berupa jasad-jasad hidup bersel satu yang sangat kecil sampai yang berupa jasad-jasad-jasad-jasad hidup yang berukuran sangat besar seperti ikan paus. Sebagian besar wilayah perairan terdapat banyak jenis biota laut yang saling berinteraksi, tetapi di beberapa wilayah perairan yang lain hanya terdapat beberapa jenis biota laut yang hidup dan berinteraksi karena kendala makanan dan kondisi lingkungan .Faktor biologi lingkungan laut merupakan parameter dari mahluk hidup yang menjadi faktor penting dalam komponen penyusun ekosistem laut. Parameter biologi dapat berupa phytoplankton, zooplankton, benthos, nekton, bakteri, dan virus. Dari berbagai jenis organisme tersebut ada yang berlaku sebagai produsen, konsumen, dan pengurai (detritus).
makanan di laut. Di samping menjadi makanan utama ikan, tumpukan bangkai plankton di laut dangkal juga merupakan bahan dasar bagi terbentuknya mineral-mineral laut. Lain halnya dengan bentos dan nekton, dimana organisme-organisme ini merupakan hewan heterotrof yang tidak dapat memproduksi makanan sendiri sehingga membutuhkan kehadiran organisme lain dalam memenuhi kebutuhan hidupnya. Namun keberadaan benthos dan nekton di lingkungan laut dapat mengontrol kualitas perairan (mencegah terjadinya blooming algae) Benthos merupakan hewan air laut yang hidupnya di dasar laut seperti jenis kekerangan. Tubuh bentos banyak mengandung mineral kapur. Batu-batu karang yang biasa kita lihat di pantai merupakan sisa-sisa rumah atau kerangka benthos. Sedangkan nekton merupakan hewan air yang aktif bergerak dalam melakukan aktivitas kehidupan sehari-harinya seperti jenis ikan dan ampibi laut. Satu lagi organisme yang sangat berperan dalam pembemtukan ekosistem lautan yaitu organisme pengurai (dekomposer) seperti jenis bakteri dan jamur. Peranan mereka sangat vital dalam mengatur ekosistem di lautan, karena dengan kehadirannya, bahan-bahan organik dan anorganik dilautan dapat diuraikan menjadi unsur-unsur hara (nutrien) yang dapat dimanfaatkan oleh organisme autotrof (fitoplankton) untuk melakukan proses fotosintesis.
