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 Trace element Logam berat Organically – bound metals Radionuklida Pencemar anorganik Asbestos nutrient alga Aciditas, alkanitas, salinitas Trace organic pollutants Polychlorinated biphenyls Pesticida Limbah petroleum Sewage, human, animal waste Biochemical oxygen demand Pathogen Detergen Bahan kimia karsinogen Sedimen Taste, odor, and color
Signifikan Kesehatan, biota akuatik Kesehatan, biota akuatik Transpor metal Toksisitas, Human health Eutrofikasi Kualitas air, kehidupan akuatik Toksisitas Efek biologis Toksisitas, biota akuatik, wildlife Effect on wildlife, esthetics Kualitas air, kadar oksigen Kualitas air, kadar oksigen Health effect Eutrofikasi, esthetics Indiden kanker Kualitas air dan biota akuatik esthetics
Tabel 6. Trace element penting dalam air (F, hal. 181) Elemen Arsenic Beryllium Boron Chromium
Sumber Mining by product, chemical waste Batubara timbah industri Batubara, detergen, wastes Metaiplating
Copper
Metal plating, mining, industrial waste
Fluorine
Natural geological sources, waste, water additive Limbah industri, natural brines, intrusi air laut
Lodine Iron Lead Manganese Mercury Molybdenum Selenium Zinc
Limbah industri, korosi, acid mine water, microbial action Limbah industri, mining, fuels Limbah industri, korosi, acid mine water, microbial action Limbah industri, mining, coal Limbah industri, sumber alami Sumber alami, batubara Limbah industri, metal plating, plumbing
Efek dan signifikasi Toksik, possibly karsinogenik Toksik Toksik Esensial sebagai Cr(lll), toksik sebagais Cr(Vl) Esensial trace element, toksik terhadap tumbuhan dan alga pada kadar tinggi Mencegah kerusakan gigi pada I Mg/L, toksik pada kadar tinggi Mencegah gondok Nutrien esensia, damages fixtures by staining Toksik, berbahaya terhadap wildlife Toksik terhadap tumbuhan, damages fixtures by staining Toksik, dimobilisasi sebagai senyawa methyl mercury oleh bakteri anaerob Esensial terhadap tumbuhan, toksik terhadap hewan Esensial pada kadar rendah, toksik pada kadar tinggi 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)6 4-).
•
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.
