4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Asam Lemak a. Asam lemak saturasi Identifikasi asam lemak dilakukan berdasarkan hasil kromatogram senyawa asam lemak yang telah direkam selama 50 menit. Karakteristik asam lemak yang muncul pada spektra massa dicirikan dengan nilai spektra utama (base peak) m/z 117. Selain itu juga dilihat nilai bobot molekul senyawa asam lemak untuk menentukan nomor karbon senyawa asam lemak. Karakteristik sebaran asam lemak saturasi pada sedimen di bagian hulu dan hilir (muara) Sungai Somber yang terdeteksi berkisar antara nC10 sampai nC34 (Gambar 8 dan 9) dengan kisaran nilai intensitas pada bagian muara dan hulu berturut-turut (0,069-71,199) x106 dan (0,198-72,012) x106. Sebaran asam lemak pada bagian muara Sungai Somber menunjukkan kecenderungan pola monomodal dengan Cmax pada nomor karbon nC16, sedangkan sebaran asam lemak pada bagian hulu Sungai Somber menunjukkan kecenderungan pola bimodal dengan Cmax pada nomor karbon nC16 dan nC28 yang didominasi oleh nomor karbon nC16. Sumber komponen nC16 yang utama berasal dari alga, tetapi dapat ditemukan juga pada bakteri, fungi dan tumbuhan tingkat tinggi (Meyers, 1997; Volkman et al., 1998; Muri et al., 2004). Nilai Carbon Preference Index (CPI10-20 dan CPI20-30) pada bagian muara adalah 7,50 dan 3,87, sedangkan pada bagian hulu nilai CPI10-20 dan CPI20-30 adalah 5,43 dan 3,80. Nilai CPI > 1 menunjukkan rantai karbon genap lebih dominan daripada rantai karbon ganjil (Gogou et al., 1998; Duan & Ma, 2001). Nilai CPI pada muara dan hulu berkisar antara 3,80-7,50 yang
21
22
menunjukkan bahwa sebaran asam lemak saturasi didominasi oleh rantai karbon
75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
CPI 10-20 CPI 20-30 TAR FA
= 7,50 = 3,88 = 0,16
C10 C11 C12 C13 C14 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 C22 C23 C24 C25 C26 C27 C28 C29 C30 C31 C32 C33 C34
Intensitas (106)
genap.
Nomor Karbon
80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
CPI 10-20 CPI 20-30 TAR FA
= 5,43 = 3,80 = 0,95
C10 C11 C12 C13 C14 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 C22 C23 C24 C25 C26 C27 C28 C29 C30 C31 C32 C33 C34
Intensitas (106)
Gambar 8. Karakteristik sebaran asam lemak saturasi (n-asam alkanoat) pada sedimen bagian hilir/muara (Stasiun 1) Sungai Somber, Balikpapan, Kalimantan Timur
Nomor Karbon Gambar 9. Karakteristik sebaran asam lemak saturasi (n-asam alkanoat) pada sedimen bagian hulu (Stasiun 2) Sungai Somber, Balikpapan, Kalimantan Timur
23
Rantai karbon panjang (>20) yang terdeteksi pada sedimen di bagian hulu dan muara Sungai Somber berkisar antara nC21 sampai nC34 mengindikasikan adanya masukan bahan organik dari tumbuhan tingkat tinggi (Madureira & Piccinini, 1999). Pada kasus di Muara Sungai Somber diduga tanaman tingkat tinggi yang dominan berasal dari mangrove, karena di sekitar Sungai Somber banyak ditemukan daerah yang ditumbuhi vegetasi mangrove. Rantai karbon pendek nC10-nC20 yang terdeteksi mengidentifikasikan adanya masukan bahan organik dari plankton dan bakteri (Duan, 2000). Buangan limbah rumah tangga akibat aktivitas permukimam masyarakat di sekitar Sungai Somber diduga sebagai salah satu penyebab masukan bakteri ke dalam Sungai Somber. Rasio rantai karbon panjang terhadap rantai karbon pendek digunakan untuk menduga kontribusi dari komponen autotonus (akuatik) dan allotonus (terestrial) dengan menghitung nilai TARFA (Muri et al., 2004). Nilai TARFA yang diperoleh pada sedimen Muara Sungai Somber adalah <1, yaitu pada bagian muara dan hulu berturut-turut adalah 0,164 dan 0,948 (Lampiran 4). Hal ini menunjukkan bahwa masukan bahan organik dari akuatik pada sedimen Muara Sungai Somber lebih besar jika dibandingkan dengan masukan yang berasal dari terestrial (Meyers, 1997). Asam lemak saturasi pada bagian muara dan hulu Sungai Somber memiliki sedikit perbedaan, dimana intensitas atau kelimpahan asam lemak lebih tinggi pada bagian hulu sungai daripada pada bagian muara sungai. Hal ini dapat menunjukkan perbedaan tingkat akumulasi materi. Tingginya akumulasi materi pada bagian hulu Sungai Somber diduga berkaitan dengan proses hidrodinamika estuari, dimana pada daerah hulu estuari menunjukkan kondisi yang relatif tenang
24
dibandingkan dengan daerah muara estuari. Sedimen Sungai Somber bagian muara dan hulu lebih didominasi masukan dari akuatik daripada terestrial. Tingginya aktivitas pertanian dan permukimam masyarakat di sekitar Sungai Somber menyebabkan tingginya masukan nutrient. Hal ini dapat dilihat dari terdeteksinya rantai karbon pendek yang dominan pada bagian muara dan hilir Sungai Somber yang merupakan sumber dari akuatik. Namun, rantai karbon panjang juga terdeteksi pada sedimen Sungai Somber yang mengindikasikan adanya masukan bahan organik dari tumbuhan tingkat tinggi. Pada kasus Sungai Somber diduga berasal dari pohon bakau karena sisi tenggara dan barat laut Sungai Somber masih berupa hutan bakau (BPMPPT, 2011). b. Asam lemak unsaturasi dan bercabang (iso- dan anteiso-) Karakteristik sebaran asam lemak tidak jenuh (unsaturasi) telah terdeteksi pada sedimen di bagian muara dan hulu Sungai Somber. Asam lemak unsaturasi memiliki rantai yang lebih panjang daripada asam lemak jenuh dan memiliki ikatan rangkap. Asam lemak unsaturasi dengan nomor karbon nC16 dan nC18 sebagian besar ditemukan pada organisme akuatik (Millero & Sohn, 1992; Killops & Killops, 1993). Asam lemak monounsaturasi (memiliki satu ikatan rangkap) yang terdeteksi pada sedimen bagian muara dan hulu Sungai Somber berkisar antara nC14:1 sampai nC22:1 (Gambar 10 dan 11) dengan kisaran nilai intensitas pada bagian muara dan hulu berturut-turut (1,592-16,477)x106 dan (0,942-57,129)x106 yang didominasi oleh nC18:1. Komponen asam lemak monounsaturasi nC16:1 dan nC18:1 yang terdeteksi pada sedimen mengindikasikan adanya masukan dari bakteri dan fitoplankton (Duan, 2000; Muri et al., 2004). Komponen nC16:1
25
memiliki konsentrasi tertinggi kedua setelah nC18:1 yang mengindikasikan adanya masukan dari diatom (Azevedo 2003). Menurut Azevedo (2003), asam lemak unsaturasi nC18:1 yang dominan dengan beberapa nC16:1 dan nC20:1 merupakan indikator biogenesis muda. Oleh karena itu, kehadiran asam lemak unsaturasi pada sedimen Sungai Somber bagian muara dan hulu diduga relatif masih baru. Selain itu, asam lemak rantai karbon panjang dan asam lemak saturasi pada sedimen lebih stabil dibandingkan dengan asam lemak rantai karbon pendek dan asam lemak unsaturasi (Duan, 2000). Gogou et al. (1998) dan Muri et al. (2004) juga menyatakan bahwa asam lemak unsaturasi relatif lebih mudah didegradasi oleh bakteri daripada asam lemak saturasi. Asam lemak poliunsaturasi (memiliki dua atau lebih ikatan rangkap) yang terdeteksi yaitu nC18:2 dengan nilai intensitas pada bagian muara 3,543x106 dan pada bagian hulu (1,019 dan 10,536)x106. Komponen nC18:2 yang terdeteksi pada sedimen Sungai Somber mengindikasikan adanya masukan dari alga (fitoplankton), zooplankton, dan cyanobakteri (Yunker et al. 2005; Bechtel & Schubert 2009). Karakteristik asam lemak lainnya yang terdeteksi pada sedimen Sungai Somber adalah asam lemak bercabang iso- dan anteiso- yang berkisar antara C10 sampai C21 (Gambar 10 dan 11) dengan kisaran nilai intensitas pada bagian muara (0,256-7,749)x106 dan pada bagian hulu (0,358-17,385)x106. Sebaran asam lemak bercabang pada bagian muara dan hulu berturut-turut didominasi oleh cabang C14 dan Iso-C15. Kehadiran asam lemak bercabang mengindikasikan biomassa dari bakteri (Azevedo, 2003). Pada sedimen Sungai Somber iso- dan anteiso-C17 juga
26
terdeteksi. Komponen iso- dan anteiso-C15 dan C17 mengindikasikan adanya masukan bakteri ekslusif yang mereduksi sulfat (Lu & Meyers, 2009). 18
Intensitas (106)
16 14 12 10 8 6 4 2 Cabang C10 Cabang C11 Cabang C12 Cabang C14 C14 : 1 iso- C15 C15 Cabang C16 C16 : 1 C16 : 1 C16 : 1 C16 : 1 iso- C17 anteiso- C17 C17 : 1 C17 : 1 Cabang C18 C18 : 2 C18 : 2 C18 : 1 C18 : 1 Cabang C19 C19 : 1 Cabang C21 C22 : 1
0
Nomor Karbon
60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Cabang C10 Cabang C11 Cabang C12 Cabang C14 C14 : 1 iso- C15 anteiso- C15 Cabang C16 C16 : 1 C16 : 1 C16 : 1 C16 : 1 iso- C17 anteiso- C17 C17 : 1 C17 : 1 Cabang C18 C18 : 2 C18 : 2 C18 : 1 C18 : 1 Cabang C19 C19 : 1 Cabang C21 C22 : 1
Intensitas (106)
Gambar 10. Karakteristik sebaran asam lemak unsaturasi (mono- dan poliunsaturasi) dan bercabang pada sedimen bagian muara (Stasiun 1) Sungai Somber, Balikpapan, Kalimantan Timur
Nomor Karbon Gambar 11. Karakteristik sebaran asam lemak unsaturasi (mono- dan poliunsaturasi) dan bercabang pada sedimen bagian hulu (Stasiun 2) Sungai Somber, Balikpapan, Kalimantan Timur
27
Asam lemak unsaturasi (mono- dan poliunsaturasi) dan bercabang (isodan anteiso-) pada bagian muara dan hulu Sungai Somber tidak memiliki perbedaan yang signifikan. Hal ini diduga karena aktivitas daratan dan sekitar estuari hampir sama sehingga kontribusi masukan bahan organik ke dalam Sungai Somber juga hampir sama. Secara umum, masukan asam lemak unsaturasi dan bercabang di Sungai Somber bagian muara dan hilir berasal dari akuatik. Tingginya aktivitas permukiman masyarakat sekitar Sungai Somber menyebabkan tingginya masukan antropogenik berupa limbah buangan manusia. Kondisi ini menyebabkan tingginya aktivitas bakteri di Sungai Somber yang diperkuat dengan terdeteksinya asam lemak bercabang yang merupakan sumber dari bakteri. Selain itu, tingginya aktivitas pertanian dan permukiman di sekitar Sungai Somber juga menyebabkan meningkatnya kandungan nutrient yang dapat mempengaruhi pertumbuhan fitoplankton. Hal ini dapat dilihat dari komponen nC16:1, nC18:2, nC18:1 yang terdeteksi pada sedimen Sungai Somber bagian muara dan hulu. 4.2. n-Alkanol Identifikasi n-alkanol dilakukan berdasarkan hasil kromatogram senyawa n-alkanol yang telah direkam selama 50 menit. Karakteristik n-alkanol yang muncul pada spektra massa dicirikan dengan nilai spektra utama m/z 75. Selain itu juga dilihat nilai bobot molekul senyawa n-alkanol untuk menentukan nomor karbon senyawa n-alkanol. Karakteristik sebaran n-alkanol pada sedimen di muara dan hulu Sungai Somber yang terdeteksi berkisar antara nC13 sampai nC30 (Gambar 12 dan 13). Sebaran menunjukkan kecenderungan bimodal dengan Cmax pada bagian muara dan hulu terdapat pada nomor karbon nC22 dan nC28. Nilai CPI10-20 dan CPI20-30
28
pada bagian hulu sungai adalah 1,882 dan 38,067, sedangkan pada bagian muara sungai rantai karbon ganjil tidak terdeteksi sehingga nilai CPI10-20 dan CPI20-30 juga tidak terdeteksi. Bagian hulu Sungai Somber menunjukkan rantai karbon genap lebih dominan daripada rantai karbon ganjil baik pada rantai karbon pendek (≤20) dan panjang (>20). Hal tersebut berdasarkan nilai CPI10-20 dan CPI20-30 bagian hulu, dimana nilai CPI > 1 menunjukkan adanya dominasi nomor karbon genap (Gogou et al., 1998). Bagian muara sungai juga didominasi oleh rantai karbon genap karena rantai karbon ganjil tidak terdeteksi. 0.9 0.8
Intensitas (x106)
0.7
CPI 10-20 CPI 20-30 TAR OH
= = = 8,75
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 C13 C14 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 C22 C23 C24 C25 C26 C27 C28 C29 C30
Nomor Karbon Gambar 12. Karakteristik sebaran n-alkanol pada sedimen bagian muara (Stasiun 1) Sungai Somber, Balikpapan, Kalimantan Timur
29 0.8 0.7
Intensitas (x106)
0.6
CPI 10-20 CPI 20-30 TAR OH
= 1,88 = 38,07 = 8,55
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 C13 C14 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 C22 C23 C24 C25 C26 C27 C28 C29 C30
Nomor Karbon Gambar 13. Karakteristik sebaran n-alkanol pada sedimen bagian hulu (Stasiun 2) Sungai Somber, Balikpapan, Kalimantan Timur
Rantai karbon pendek (≤20) nC14, nC16 dan nC18 yang terdeteksi pada sedimen Sungai Somber bagian muara dan hulu mengindikasikan adanya masukan dari zooplankton dan alga (Yunker et al., 2005; Tolosa et al., 2008). Komponen nC16 pada sedimen Sungai Somber memiliki intensitas cukup besar baik pada bagian muara sungai maupun bagian hulu sungai yang mengindikasikan adanya masukan dari bakteri (Muri et al., 2004). Hal ini diduga berasal dari masukan nutrien yang tinggi akibat aktivitas masyarakat di sekitar Sungai Somber. Menurut Duan (2000), rantai karbon pendek (≤20) umumnya berasal dari organisme akuatik. Rantai karbon panjang (>nC20) yang terdeteksi pada sedimen Sungai Somber bagian muara dan hulu mengindikasikan adanya masukan bahan organik
30
dari tumbuhan tingkat tinggi (Madureira & Piccinini, 1999; Duan, 2000; Yunker et al., 2005; Bechtel & Schubert, 2009). Rantai karbon nC22, nC24, nC26, dan nC28 yang terdeteksi pada sedimen Sungai Somber memiliki intensitas cukup besar. Komponen nC22 atau nC24 yang terdeteksi dapat berasal dari biota akuatik makrophyta (Lu & Zhai, 2006; Bechtel & Schubert, 2009). Komponen nC22 juga dapat berasal dari tumbuhan terestrial ataupun bakteri (Ho & Meyers 1994). Komponen nC26 dan nC28 utamanya berasal dari tumbuhan terestrial (Muri et al. 2004; Lu & Zhai 2006). Kontribusi komponen akuatik dan terestrial dapat diduga dengan menghitung rasio nilai rantai karbon panjang terhadap rantai karbon pendek. Nilai TAROH yang diperoleh pada sedimen Muara Sungai Somber adalah >1, yaitu pada bagian muara dan hulu berturut-turut adalah 8,751 dan 8,548 (Lampiran 7). Hal ini menunjukkan bahwa masukan bahan organik dari terestrial pada sedimen Muara Sungai Somber lebih besar jika dibandingkan dengan masukan yang berasal dari akuatik (Meyers, 1997). Alkanol pada bagian muara dan hulu Sungai Somber memiliki sedikit perbedaan, dimana intensitas atau kelimpahan alkanol lebih tinggi pada bagian hulu sungai daripada pada bagian muara sungai. Hal ini diduga karena adanya perbedaan tingkat akumulasi materi, dimana pada daerah hulu estuari menunjukkan kondisi yang relatif tenang dibandingkan dengan daerah muara estuari. Secara umum, masukan alkanol di Sungai Somber bagian muara dan hilir berasal dari terestrial. Pada kasus di Muara Sungai Somber diduga tanaman terestrial berasal dari mangrove, karena di sekitar Sungai Somber banyak ditemukan daerah yang ditumbuhi vegetasi mangrove.
31
4.3. Isoprenoid Karakteristik isoprenoid yang terdeteksi pada sedimen Sungai Somber bagian muara dan hulu adalah phytol yang memiliki ciri spektra utama m/z 143, dan dihidrophytol dengan m/z 57 dan 355. Namun pada analisis senyawa isoprenoid tidak dilakukan perhitungan bobot molekul untuk menentukan nomor karbon. Umumnya phytol muncul setelah n-alkanol C18 dan dihidrophytol sebelum n-alkanol C18 (Lampiran 6). 0.12
Intensitas (x106)
0.1 0.08 0.06
Muara Hulu
0.04 0.02 0
DHP
Pt Senyawa isoprenoid
Gambar 14. Karakteristik sebaran isoprenoid pada sedimen bagian muara dan hulu Sungai Somber, Balikpapan, Kalimantan Timur (DHP= Dihidrophytol; Pt= Phytol)
Phytol merupakan isoprenoid yang dominan (memiliki kelimpahan tertinggi) terdeteksi pada sedimen bagian muara dan hulu Sungai Somber (Gambar 14). Keberadaan komponen phytol pada sedimen dapat mengindikasikan adanya masukan dari alga atau fitoplankton dan tumbuhan tingkat tinggi (Prartono, 1995; Yunker et al., 2005; Bechtel & Schubert, 2009). Kondisi
32
lingkungan sekitar Sungai Somber dan iklim akan mempengaruhi kelimpahan plankton di perairan, sehingga akan mempengaruhi keberadaan senyawa isoprenoid phytol. Dihidrophytol merupakan produk diagenetik dari phytol melalui proses biologi atau mikroba. Senyawa dihidrophytol dapat digunakan sebagai tanda kondisi anoksik pada tahap diagenesis awal karena terjadi pada suasana reduksi (Prartono, 1995). Kelimpahan dihidrophytol yang cukup tinggi diduga pada sedimen Sungai Somber pernah mengalami kondisi anoksik. 4.4. Sterol Senyawa sterol pada sedimen di bagian muara dan hulu sungai somber tidak terdeteksi. Hal ini diduga karena konsentrasi senyawa sterol pada sedimen yang dianalisis sangat kecil sehingga tidak dapat dideteksi. Sterol dapat digunakan sebagai indikator adanya masukan antropogenik pada suatu ekosistem perairan. Salah satu senyawa sterol yang biasa digunakan untuk menduga tercemar atau tidaknya suatu perairan adalah coprostanol. Tingginya limbah domestik air tawar dapat diidentifikasi berdasarkan tingginya rasio coprostanol/ cholesterol (Parrish et al., 2000). Coprostanol dan epicoprostanol dapat hadir pada feses manusia sehingga dapat mengindikasikan adanya masukan limbah manusia pada suatu perairan (Martins et al., 2007). Coprostanol diproduksi dalam saluran pencernaan makanan pada manusia dan vertebrata oleh bakteri melalui proses reduksi cholesterol (Martins et al. 2007). Perairan dapat diduga telah terkontaminasi oleh limbah domestik yaitu bila konsentrasi coprostanol lebih dari 1 ng.g-1 (Martins et al., 2007).
