Analisa Konsentrasi Sulfat ...... Danau Batur, Propinsi Bali (Kusumaningtyas, D.I & D. Sumarno)
ANALISA KONSENTRASI SULFAT SECARA SPEKTROFOTOMETRI DI PERAIRAN DANAU BERATAN DAN DANAU BATUR, PROPINSI BALI Dyah Ika Kusumaningtyas dan Dedi Sumarno Teknisi pada Balai Penelitian Pemulihan dan Konservasi Sumber Daya Ikan-Jatiluhur Teregistrasi I tanggal: 04 Desember 2012; Diterima setelah perbaikan tanggal: 28 Maret 2013; Disetujui terbit tanggal: 26 April 2013
PENDAHULUAN Danau Beratan terletak di kawasan Bedugul, Desa Candikuning, Kecamatan Baturiti, Kabupaten Tabanan, Bali. Danau Beratan memiliki luas genangan 3,85 km2, panjang danau sekitar 7,5 km, lebar 2,0 km, kedalaman maksimum sekitar 20 m serta berada di ketinggian 1.231m di atas permukaan laut. Danau Batur merupakan danau terbesar di Propinsi Bali dengan luas 16,05 km2 dan volume tampung air sebesar 815,58 juta m3 (Suryono et al., 2008). Danau Beratan dan Batur terbentuk akibat letusan gunung api atau disebut juga danau kaldera. Letusan gunung api mengandung berbagai persenyawaan sulfur diantaranya sulfur okdida yang merupakan salah satu bentuk senyawa sulfur yang mudah larut di perairan. Sulfur oksida yang berasal dari letusan gunung api diduga menjadi salah satu sumber masukan sulfat di perairan Danau Beratan dan Batur. Danau Beratan dan Batur merupakan perairan tertutup (enclosed lake) dimana kedua danau tersebut hanya memiliki aliran air sungai yang masuk ke danau tetapi tidak memiliki sungai yang mengalirkan air keluar ke laut (tidak ada outlet) (Hehanussa, 2009). Pemanfaatan kedua danau oleh masyarakat untuk berbagai kepentingan juga dimungkinkan menjadi sumber sulfat yang dapat berpengaruh terhadap kualitas perairannya. Sulfat adalah salah satu ion dari sekian banyak anion utama yang terdapat di perairan. Menurut Effendi (2003), ion sulfat (SO42-) merupakan salah satu bentuk sulfur anorganik di perairan. Ion sulfat merupakan salah satu ion utama dalam perairan dan penting bagi makhluk hidup karena merupakan elemen penting dalam protoplasma. Ion sulfat merupakan sejenis ion poliatom dengan rumus empiris SO42- dengan massa molekul 96,06 g/mol. Kebanyakan sulfat bersifat larut dalam air kecuali kalsium sulfat, stronsium sulfat dan barium sulfat. Konsentrasi sulfat pada perairan tawar alami berkisar 2-80 mg/L. Menurut Ulifa (2010), air laut terdiri dari kurang lebih 2.965 mg/L ion sulfat. Konsentrasi sulfat perairan yang melewati batuan gypsum bisa mencapai 1.000 mg/L (Rum dan Krist dalam Effendy, 2003).
Konsentrasi sulfat dapat mencapai 1.000 mg/L pada perairan yang menjadi tempat pembuangan limbah industri (UNESCO/WHO/UNEP dalam Effendi, 2003). Sumber sulfat di perairan dapat berasal dari limbah industri, serta limbah rumah tangga termasuk penggunaan deterjen. Surfaktan sulfat adalah linear alkil benzene sulfonat, etoksisulfat, alkil sulfat, etoksilat, senyawa amonium kuarterner, imidazolin dan betain yang biasa digunakan dalam deterjen. Hal ini menjadi sangat penting dalam analisa konsentrasi sulfat, karena menurut Anonim (2011), apabila kandungan sulfat (dalam bentuk senyawaan magnesium atau natrium) di perairan konsentrasinya tinggi dapat menyebabkan iritasi pada saluran pencernaan (gastro intesninal) biota perairan maupun manusia yang mengkonsumsi air tersebut. Menurut Effendi (2003), pada kondisi anaerob maka ion sulfat akan direduksi menjadi ion sulfit yang membentuk kesetimbangan dengan ion hidrogen membentuk hidrogen sulfit (H2S). Hidrogen sulfit bersifat mudah larut, toksik bagi biota perairan dan menimbulkan bau seperti telur busuk. Makalah ini menyajikan cara analisa konsentrasi sulfat dengan metode spektrofotometri di perairan Danau Beratan dan Danau Batur, Propinsi Bali Tengah. POKOK BAHASAN Waktu dan Lokasi Penelitian Penelitian dilakukan pada bulan Mei, Juli dan Oktober tahun 2011. Lokasi penelitian adalah di Danau Beratan dan Batur. Stasiun penelitian di Danau Beratan adalah Stasiun I (Selatan), Stasiun II (Timur), Stasiun III (Tengah), Stasiun IV (Utara) dan Stasiun V (Barat). Stasiun penelitian di Danau Batur adalah Stasiun I (Kedisan), Stasiun II (Songan), Stasiun III (Tengah) dan Stasiun IV (Abang). Pengambilan sampel air dilakukan dengan alat kemmerer water sampler volume 4,2 L pada kolom permukaan, 2 meter, 5 meter, dan dasar perairan (tergantung kedalaman maksimal/ tinggi muka air saat penelitian). Sampel air yang akan dianalisa kemudian dituangkan ke dalam botol sampel yang terbuat dari plastik atau gelas dengan suhu penyimpanan kurang lebih 5 oC. Batas penyimpanan maksimum yang diperbolehkan menurut EPA adalah 28 hari (SNI 6989.57: 2008).
25
BTL. Vol.11 No. 1 Juni 2013 : 25-31
Peta pengambilan sampel dan deskripsi tentang stasiun penelitian dapat dilihat pada Gambar 1 dan
Tabel 1 (Danau Beratan) serta Gambar 2 dan Tabel 2 (Danau Batur).
Gambar 1. Lokasi stasiun penelitian di Danau Beratan (modifikasi Google Map, 2011) Tabel 1. Karakteristik lokasi stasiun penelitian di Danau Beratan Stasiun Penelitian Stasiun I (Barat)
S : 08° 16,370’ E : 115° 10,095’
Stasiun II (Selatan) Stasiun III (Timur) Stasiun IV (Utara)
S : 08° E : 115° S : 08° E : 115° S : 08° E : 115°
Stasiun V (Tengah )
S : 08° 16,289’ E : 115° 10,594’
26
Letak Geografis
16,981’ 10,440’ 16,491’ 10,951’ 15,838’ 10,430’
Karakteristik Tepi danau berupa dataran landai, tumbuhan air di tepian danau cukup lebat, dekat dengan lokasi wisata Pura Ulun Danu Beratan, penginapan serta pemukiman penduduk. Tepi danau landai hingga terjal ke arah Barat, terdapat spill way (pintu limpasan air), dekat dengan obyek wisata Bedugul. Tepi danau terjal, banyak ditumbuhi tumbuhan air, terdapat jaring tancap. Tepi danau berupa dataran landai yang merupakan daerah pertanian, sepanjang tepian banyak tumbuhan air, terdapat dermaga dan KJA Merupakan bagian tengah danau yang paling dalam (kurang lebih 25 m)
Analisa Konsentrasi Sulfat ...... Danau Batur, Propinsi Bali (Kusumaningtyas, D.I & D. Sumarno)
Gambar 2. Lokasi stasiun penelitian di Danau Batur (modifikasi Google Map, 2011) Tabel 2. Karakteristik lokasi stasiun penelitian di Danau Batur Stasiun Penelitian Stasiun I (Kedisan)
S : 08⁰ 16,520’ E : 115⁰ 22,816’
Stasiun II (Abang)
S : 08° 16,415’ E : 115° 24,528’
Stasiun III (Songan) Stasiun IV (Tengah )
S : 08° E : 115° S : 08⁰ E : 115⁰
Letak Geografis
13,624’ 24,910’ 15,098’ 24,924’
Karakteristik Tepi danau berupa dataran landai yang merupakan daerah pertanian dan pemukiman penduduk, terdapat dermaga wisata, keramba jaring apung (KJA), dan sepanjang tepian banyak tumbuhan air. Tepi danau berupa dataran landai yang merupakan daerah pertanian dan pemukiman penduduk, sepanjang tepian banyak terdapat tumbuhan air Tepi danau berupa dataran landai yang merupakan daerah pertanian, sepanjang tepian banyak tumbuhan air Merupakan bagian tengah danau yang paling dalam (kurang lebih 70 m).
Metode Analisa Analisa konsentrasi sulfat di dalam sampel dilakukan dengan metode spektrofotometri (APHA, 2005). Prinsip analisanya adalah pengendapan ion sulfat dalam medium asam hidroklorida yang akan bereaksi dengan barium klorida membentuk endapan barium sulfat yang tidak larut. Endapan barium sulfat yang terbentuk berupa suspensi kristal barium sulfat dengan ukuran yang seragam. Suspensi yang terbentuk kemudian diukur secara spektrofotometri dengan menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 420 nm (Hariyadi, 1991).
Penentuan konsentrasi sulfat dilakukan dengan menggunakan kurva standar sulfat. Intensitas cahaya yang diteruskan oleh larutan akan berbanding terbalik dengan konsentrasi sulfat di dalam sampel, dengan kata lain semakin banyak suspensi dalam larutan akan semakin kecil intensitas cahaya yang diteruskan dan menunjukkan semakin tinggi kandungan ion sulfat. Prosedur Analisa Prosedur analisa sulfat dibagi menjadi 3 bagian yaitu pembuatan reagen, pembuatan kurva standar sulfat, dan penentuan konsentrasi sulfat dalam sampel, secara terinci sebagai berikut:
27
BTL. Vol.11 No. 1 Juni 2013 : 25-31
• Pembuatan Reagen Reagen yang perlu dipersiapkan adalah pereaksi kondisi dengan langkah sebagai berikut: 1. Melarutkan 75 gram NaCl ke dalam 300 mL akuades, jika tidak larut perlu dilakukan pemanasan (kurang lebih 50 oC) 2. Menambahkan 30 mL HCl pekat ke dalam larutan NaCl kemudian diaduk 3. Menambahkan 100 mL 95% etanol ke dalam larutan yang sudah tercampur (langkah 1 dan 2) kemudian diaduk dengan stirer hingga homogen (kurang lebih 10 menit) • Pembuatan Kurva Standar Sulfat Beberapa larutan yang perlu dipersiapkan untuk pembuatan kurva standar sulfat adalah sebagai berikut: 1. Larutan blanko Larutan blanko dibuat dengan mencampurkan akuades 10 mL dan 0,5 mL pereaksi kondisi, selanjutnya ditambahkan 0,06 gram barium klorida dan diaduk dengan batang pengaduk hingga 1 menit.
2. Larutan sulfat 100 mg/L Pembuatan larutan sulfat 100 mg/L dilakukan dengan menimbang sebanyak 0,1479 gram sodium sulfat anhidrat yang dilarutkan dengan akuades ke dalam labu ukur 1000 mL. Berdasarkan larutan sulfat 100 mg/L dibuat konsentrasi larutan yang diinginkan (Tabel 3). Selanjutnya mengambil dari masing-masing larutan standar sebanyak 10 mL (Tabel 3), kemudian ditambah 0,5 mL pereaksi kondisi dan 0,06 gram barium sulfat, lalu larutan diaduk dengan batang pengaduk hingga 1 menit. Langkah selanjutnya larutan tersebut didiamkan selama 10 menit. Larutan siap diukur absorbansinya menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 420 nm dengan larutan blanko sebagai faktor koreksi. Spektrofotometer yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3. Langkah berikutnya sederetan larutan standar sulfat dengan berbagai konsentrasi yang telah diukur absorbansinya dapat dilihat pada Gambar 4. Semakin tinggi konsentrasi sulfat maka akan semakin pekat suspensi kristal barium sulfat yang dihasilkan (terlihat larutan berwarna putih susu).
Tabel 3. Pembuatan larutan standar sulfat 5; 10; 15; 20; 30; 40; 50 dan 60 mg/L No
Konsentrasi yang diinginkan
1
5 mg/L
2
10 mg/L
3
15 mg/L
4
20 mg/L
5
30 mg/L
6
40 mg/L
7
50 mg/L
8
60 mg/L
28
Prosedur Larutan sulfat 100 mg/L dipipet sebanyak 2,5 mL, dituangkan ke dalam labu ukur 50 mL, diencerkan dengan akuades sampai tanda batas Larutan sulfat 100 mg/L dipipet sebanyak 5 mL, dituangkan ke dalam labu ukur 50 mL, diencerkan dengan akuades sampai tanda batas Larutan sulfat 100 mg/L dipipet sebanyak 7,5 mL, dituangkan ke dalam labu ukur 50 mL, diencerkan dengan akuades sampai tanda batas Larutan sulfat 100 mg/L dipipet sebanyak 10 mL, dituangkan ke dalam labu ukur 50 mL, diencerkan dengan akuades sampai tanda batas Larutan sulfat 100 mg/L dipipet sebanyak 15 mL, dituangkan ke dalam labu ukur 50 mL, diencerkan dengan akuades sampai tanda batas Larutan sulfat 100 mg/L dipipet sebanyak 20 mL, dituangkan ke dalam labu ukur 50 mL, diencerkan dengan akuades sampai tanda batas Larutan sulfat 100 mg/L dipipet sebanyak 25 mL, dituangkan ke dalam labu ukur 50 mL, diencerkan dengan akuades sampai tanda batas Larutan sulfat 100 mg/L dipipet sebanyak 30 mL, dituangkan ke dalam labu ukur 50 mL, diencerkan dengan akuades sampai tanda batas
Analisa Konsentrasi Sulfat ...... Danau Batur, Propinsi Bali (Kusumaningtyas, D.I & D. Sumarno)
Hasil Pengamatan
Gambar 3. Spektrofotometer yang digunakan untuk pengukuran absorbansi larutan Keterangan: 7
6
5
4
2
1
1. Larutan standar sulfat 5 mg/L 2. Larutan standar sulfat 10 mg/L 3. Larutan standar sulfat 20 mg/L 4. Larutan standar sulfat 30 mg/L 5. Larutan standar sulfat 40 mg/L 6. Larutan standar sulfat 50 mg/L 7. Larutan standar sulfat 60 mg/L
Gambar 4. Sederetan larutan standar sulfat Berdasarkan nilai absornansi masing-masing larutan, dibuat kurva standar sulfat, konsentrasi sulfat sebagai sumbu x dan absorbansi sebagai sumbu y. Kurva standar sulfat dapat dilihat pada Gambar 5. 0,398
Standard deviasi = 7,53 e-3 Corr coeff = 9,98 e-1
Absorbansi
Slope = 0,00709 0,007
Intercept = 0,00897 Sulfat (mg/L) 0
Analisa konsentrasi sulfat di Danau Beratan dan Danau Batur menunjukkan perbedaan yang cukup berarti dalam hal pembentukan intensitas warna yang dihasilkan. Warna putih susu yang dihasilkan dari endapan barium sulfat pada sampel air di Danau Batur menunjukkan warna yang cukup pekat, dimana intensitas warna putih yang terlihat mendekati sampel air payau. Endapan barium sulfat yang dihasilkan dalam sampel air dari Danau Batur jauh lebih pekat dibandingkan dengan sampel air dari Danau Beratan. Semakin pekat warna putih mengindikasikan semakin tinggi konsentrasi sulfat di dalam sampel tersebut. Hal tersebut didukung dengan data penelitian yang ditunjukkan pada Tabel 3. Konsentrasi sulfat di perairan Danau Beratan masih berada dalam kisaran konsentrasi normal untuk air tawar (2-80 mg/L). Konsentrasi sulfat di Danau Batur jauh lebih tinggi dibandingkan dengan Danau Beratan. Tingginya konsentrasi sulfat di Danau Batur diduga disebabkan oleh limbah pertanian, pencemaran minyak dari kapal motor, limbah hotel, restoran dan rumah tangga. Selain itu aktivitas perikanan di Danau Batur relatif lebih banyak dibandingkan dengan Danau Beratan karena Danau Beratan peruntukannya untuk kegiatan pariwisata. Konsentrasi sulfat di Danau Beratan dan Danau Batur pada bulan Mei dan Juli pada kedalaman 5 meter hampir di semua stasiun penelitian menunjukkan nilai yang lebih tinggi dibandingkan dengan kolom permukaan, 2 meter dan dasar perairan. Hal ini diduga karena ion sulfat bersifat sebagai surfaktan sehingga apabila dalam perairan yang tergenang akan cenderung melayang di kolom perairan.
54,5
Gambar 5. Kurva standar sulfat • Analisa Konsentrasi Sulfat Dari Sampel Air Analisa konsentrasi sulfat dilakukan dengan menyaring sampel air yang diambil dari lokasi penelitian dengan kertas saring whatman no.42. Kemudian sampel yang telah disaring diambil dengan pipet sebanyak 10 mL, kemudian ditambahkan 0,5 mL pereaksi kondisi dan 0,06 gram barium klorida lalu diaduk dengan batang pengaduk selama 1 menit dan didiamkan selama 10 menit. Larutan tersebut kemudian diukur absorbansinya pada panjang gelombang 420 nm dengan blanko sebagai faktor koreksi. Konsentrasi sulfat dalam sampel ditentukan dengan memplotkan absorbansi sampel pada kurva standar.
Konsentrasi sulfat di Danau Beratan berkisar 4,0741,11 mg/L dengan rerata 14,81 mg/L. Konsentrasi sulfat pada bulan Juli lebih tinggi kurang lebih 10 mg/ L dibandingkan bulan Mei dan Oktober. Rerata konsentrasi sulfat pada bulan Mei dan Oktober menunjukkan nilai yang hampir sama dengan beda konsentrasi kurang lebih 1 mg/L. Konsentrasi sulfat bulan Mei pada seluruh kolom air tidak menunjukkan konsentrasi yang cukup berarti perbedaannya namun pada bulan Juli dan Oktober menunjukkan konsentrasi sulfat tinggi. Konsentrasi sulfat tinggi ditunjukkan pada pengamatan bulan Juli di Stasiun II (Selatan) kedalaman 5 meter, Stasiun III (Timur) kedalaman 2 meter dan Stasiun V (Tengah) pada kedalaman 5 meter, demikian juga pada bulan Oktober di Stasiun III (Timur) pada permukaan perairan.
29
BTL. Vol.11 No. 1 Juni 2013 : 25-31
Tabel 3. Profil konsentasi sulfat di Danau Beratan dan Batur pada penelitian bulan Mei, Juli dan Oktober 2011 Data penelitian konsentrasi sulfat (mg/L) di perairan Danau Beratan dan Batur periode 2011 Kedalaman (m)
Danau Beratan I (Barat)
II (Selatan)
III (Timur)
Danau Batur
IV (Tengah)
IV (Utara)
I (Kedisan)
II (Abang)
Mei 2011 9.633
III (Songan)
IV (Tengah)
Mei 2011
0
8.005
10.85
2
14.79
10.04
16.28
9.498
109.5
65.4
58.34
50.75
10.85
10.31
79.24
78.29
64.72
75.3
5
11.26
10.04
19.4
19
10.45
95.25
76.8
97.83
59.56
dsr
5.02
10.58
15.87
12.08
94.16
101.4
93.62
90.64
0
16.55
16.82
23.88
14.52
16.15
67.71
105.80
150.50
108.40
2
16.82
16.28
35.28
15.2
18.86
72.86
117.60
91.72
89.01
5
17.77
25.92
17.10
41.11
21.44
104.10
122.50
96.73
97.01
dsr
-
16.42
17.64
16.15
-
128.20
117.00
119.00
107.50
Juli 2011
Juli 2011
Oktober 2011
Oktober 2011
0
9.498
11.53
38.31
5.292
16.82
267.00
203.4
193.8
204.7
2
4.07
18.05
15.6
7.87
6.92
199.00
215.6
203.1
217.5
5
4.478
5.02
9.226
4.342
8.005
196.10
228.4
217.1
222.5
dsr
10.85
7.463
7.327
7.734
-
211.40
-
208.3
206.6
Konsentrasi sulfat di Danau Batur berkisar 50,75267,0 mg/L dengan rerata 134,31 mg/L. Peningkatan yang signifikan terjadi pada bulan Oktober (konsentrasi sulfat berkisar 193,8-267,0 mg/L). Konsentrasi sulfat di perairan Danau Batur menunjukkan nilai tinggi dan hampir mendekati nilai sulfat di perairan payau.
ditunjukkan dengan endapan putih susu dari barium sulfat yang cukup pekat. 2. Konsentrasi sulfat di perairan Danau Beratan berkisar 4,07-41,11 mg/L. 3. Konsentrasi sulfat di perairan Danau Batur berkisar 50,75-267,0 mg/L. PERSANTUNAN
Standar baku mutu kandungan ion sulfat di dalam air sungai menurut SNI 06-6989.20-2004 adalah sebesar 400 mg/L. Konsentrasi sulfat yang diperbolehkan dalam air minum tidak melebihi 250 mg/L. Ion sulfat dapat menyebabkan laxative apabila senyawaannya berupa magnesium dan sodium. Senyawa sulfat bersifat iritasi pada saluran pencernan (saluran gastro intesninal) apabila dalam bentuk magnesium atau natrium pada konsentrasi yang tinggi (Anonim, 2011). Secara umum, kandungan ion sulfat di perairan Danau Beratan dan Batur masih berada di bawah ambang batas yang diperbolehkan, namun perlu waspada bahwa pada bulan Oktober, konsentrasi ion sulfat di Stasiun I (Kedisan) Danau Batur pada permukaan perairan melebihi nilai ambang batas yang diperbolehkan untuk air minum (267,00 mg/L). KESIMPULAN 1. Konsentrasi sulfat tinggi di Danau Batur sudah mendekati konsentrasi sulfat di perairan payau,
30
Penelitian ini merupakan bagian dari kegiatan penelitian: “Kajian Resiko Introduksi Ikan di Danau Batur dan Danau Beratan, Provinsi Bali tahun 2011” dibiayai APBN tahun anggaran 2011. Penulis mengucapkan terima kasih kepada penanggung jawab kegiatan yaitu Danu Wijaya, S.Pi. yang telah memberikan kesempatan kepada penulis, untuk memakai data kegiatan serta Dra. Adriani Sri Nastiti, MS. yang telah memberikan masukan dan bimbingan dalam penulisan makalah ini. DAFTAR PUSTAKA American Public Health Association (APHA). 2005. Standard Methods for The Examination of Water and Waste Water Including Bottom Sediment and Sludges. Publ. Health Association Inc, New York. Hal: 1296.
Anonim. 2011. Ion Sulfat. http:www.kppladjurdas. wordpress.com/ 2012/04/19. Hal: 1. Diakses tanggal 03 Maret 2013. Effendi, H. 2003. Telaah Kualitas Air bagi Pengelolaan Sumberdaya dan Lingkungan Perairan. Kanisius. Yogyakarta. Hal: 278. Hariyadi, S., Suryadiputra dan Bambang W., 1991, Limnologi: Metoda Analisa Kualitas Air. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor. Hal: 124. Hehanussa, P.E. dan G.S. Haryani. 2009. Klasifikasi Morfogenesis Danau di Indonesia untuk Mitigasi Dampak Perubahan Iklim. Konferensi Nasional Danau Indonesia I. Sanur-Denpasar-Bali. 13-15 Agustus 2009. Hal: 1. http:// menyelamatkandanaulimboto.wordpress.com. Diakses 7 Februari 2011.
Standar Nasional Indonesia (SNI 6989.57:2008). 2008. Air dan Air Limbah, Bagian 57: Metoda Pengambilan Contoh Air Permukaan. Hal: 28. http: www.bsn.go.id Suryono, T. F. Sulawesty. S. Sunanisari. Cynthia H. Triyanto. G.S. Haryani. G.S. Aji. R.L. Toruan. T. Tarigan. G.P. Yoga. I. Ridwansyah. S. Nomosatryo. Y. Mardiati. E. Maulana & Rosidah. 2008. Kajian Pengembangan Karakteristik Limnologis Perairan Darat di Indonesia. Laporan Teknis 2008. Program Penguatan Kelembagaan Iptek. Pusat Penelitian Limnologi LIPI. Cibinong. Hal: 233. Ulifa. 2010. Laut Kaya Magnesium. http:www.ulifa2008.wordpress.com/ 2010/04/05/ laut-kaya-magnesium. Hal:1. Diakses tanggal 10 Juli 2013.
31
BTL. Vol.11 No. 1 Juni 2013 :
32
