I
KONSENTRAS~L0GAM:BERA-T Pb, Cr DAN H g DALAM BADAN AIR DAN SEDIMEN SERTA HUBWNGAMVYA DENGAN KEANEKARAGAMAN PLANKTOW, BENTOS DAN IKAN DI SUNGAI CILIWU)YG
Oleh
KHOE SUSANTO KUSUMAHADI PSL 92528
PROGRAM PASCASARJANA PROGRAM STUD1 PENGELOLAAN SUMBERDAYA ALAM DAN LINGKUNGAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
KONSENTRASI LOGAM BERAT Pb, Cr DAN Hg DALAM BADAN AIR DAN SEDIMEN SERTA HUBUNGANNYA DENGAN KEhNEKARAGAMAN PLANKTON, BENTOS DAN IKAN DI SUNGAI CILIWUNG
Oleh KHOE SUSANTO KUSUMAHADI PSL 92528
DISERTASI SEBAGAI SALAH SATU SYARAT UNTUK
MEMPEXOLEH GELAR DOKTOR PADA PROGRAM PASCASARJANA, INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PROGRAM PASCASARJANA PROGRAM STUD1 PENGELOLAAN SUMBERDAYA
ALAM DAN LINGKUNGAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
JUDUL DISERTASI
:
@
NAMA MAHASISWA NOMOR POKOK
: :
KONSENTRASI LOGAM BERAT Pb, Cr DAN Hg DALAM BADAN AIR DAN SEDIMEN SERTA HUBUNGANNYA DENGAN KEANEKARAGAMAN PLANKTON,BENTOS DAN IKAN DI SUNGAI CILIWUNG KHOE SUSANTO KUSUMAHADI 92528 Menyetujui
1. KOMISI PEMBIMBING
PROF.
I
Dr. Ir. D~OKOPURWANTO ANGGOTA
AN~GOT A 7
\
PROF. DR.Ir. MUCHAMMAD SRI SAENI MS. ANGGOTA
DR.H. ANUGERAH NONTJI
2. PROGRAM PASCASARJANA
KETUA PROGRAM STUD1 PENGELOLAAN SUMBERDAYAALAM DAN LINGKUNGAN
Tanggal Lulus : 10 Oktober 1998
ANGGOTA
CONCENTRATION OF HEAVY METALS Pb,Cr, AND Hg IN SEDIMENT AND BODY OF WATER,AND THEIR RELATIONSHIP WITH PLANKTON, BENTHIC FAUNA, AND FISH DIVERSITY IN THE CILIWUNG RIVER 4
KHOE SUSANTO KUSUMAHADI
Under the Supervision of Prof. DR. H. MUHAMMAD EIDMAN as Chairman of the Dissertation C k t t e e , Prof D R IR.
F.G.SOERATMO MSc., DR IR.DJOKO PURWANTO, Prof DR IR. MUCHAMMAD SRI SAENI MS and DR H. ANUGERAH NONTJI as Member of the Committee ABSTRACT
The objective of this research was to know the concentration of Pb, Cr, and Hg in the river sediment, and body of water, and their influenced on plankton,
benthic fauna, and fish diversity in Ciliwung River. This experiment was to know the relationship between Pb, Cr, and Hg concentration in sediment and water with Pb, Cr, and Hg concentration in plankton, benthic fauna and fth. The study was conducted
at the Ciliwung River, from December 19% until December 1997.
In the downstream of Ciliwung River, only Hg and Pb were detected in the water, while in the upatream of Ciliwung River, there are no heavy metal detected. In the rainy season, Hg and Pb were not detected in water.
The whole of heavy metals observed were found in sediment of Ciliwung River. Concentration of Pb, Cr, and Hg in sediment were significantly different at the location (P<0,05), while according to the replication, only Hg was sign5cantly different (P<0,05). Concentration of Pb, Cr and Hg in plankton were sidcanlty
diffefent
according to the location (P<0,05), while according to the replication, only Pb and
Hg were significantly different (P<0,05).
Concentration of Pb, Cr, and Hg in benthic fauna also indicated significantly different according to the location (P<0,05), while according to the replication, only Pb was significantly different (P<0,05). *
The observation of heavy metals concentration in fish showed that only Hg in internal organ of demersal fish was significantly different according to the location and replication (Pc0,05). Generally, Pb, Cr and Hg concentration in the internal mgan of demersal and the pelagic fish were higher than in the muscle.
The correlation test result in this study indicated that the relationship
between Hg concentration in the water with Hg concentration in pladcton, benthic fauna, and fish were not significant (P>0,05). The relationship between Hg concentration in river sediment with Hg
concentration in water was very ~ i ~ c a(P n<0t,01).The relationship between Pb, Cr, and Hg concentration in river sediment with Pb, Cr, and Hg concentration in plankton were not si@cant
@0,05), while with Pb, Cryand Hg concentration in
benthic fauna showed only Cr and Hg were very significant (P
(P
The correlation test on relationship between Hg concentration in water with plankton and fish diversity were not sigdcant diversity, it was very sidcant
p 0 , 0 5 ) , while with benthic fauna
(P<0,01).
The correlation test on relationship between heavy metal concentration in river sediment with plankton, benthic fauna, and fish diversity showed that the relationship which found sigdcant
(P<0,05) was only between Hg concentration in
sediment with benthic fauna diversity, and the relationship which very si@cant (P<0,01) was only between Pb concentration in sediment with benthic fauna diversity.
KHOE SUSANTO KUSUMAHADI 1998. Konsentrasi Logam Berat Pb, Cr dan Hg Dalam Badan Air dan Sedimen serta Hubungannya dengan Keanekaragaman Plankton, Ben-
dan Ikan di Sungai Ciliwung @i bawah bimbingan H.
MUHAMMAD EDMAN sebagai Ketua Pembimbing, F.G.SOERATMO, DJOKO PURWANTO, MUCHAMMAD SRI SAENI, dan H. ANUGERAH NONTJI sebagai Anggota Komisi Pembimbing). Logam berat Pb, Cr clan Hg banyak d i g u n a h &lam kegiatan perindustrim seperti pabrik teketil, cat, firnnasi dan kirnia, pestisida, deterjen, percetakan, alat-alat berat, penyamakan kulit dan lainnya. Beberapa jenie industri yang potensial sebagai
sumber pencemar logam berat tersebut dijumpai di sepanjang Daerah Aliran Sungai Ciliwung seperti pabrik tekstil, deterjen, Earmasi, lcirnia, percetakan clan slat-alat berat yang tersebar dari bagian hulu hingga ke hilir. Buangan limbah pabrik -but ke perairan umumnya tanpa melalui poses pengolahan terlebih dahulu, d h g g a akan *
mengakibatkan pencemaran perairan oleh bahan kimia temebut. Pembuangan limbah industi tersebut secarn tern menerus bukan aaja mencemari air, tetapi menyebabkan pula terkumpulnya logam berat d a h sedimen dan biota perairan. Penelitian mengenai komentrasi logam berat Pb, Cr dan Hg di badan air dan sedimen serta pengaruhnya terhadap kehidupan biota air (plankton, bcntos dan ikan)
belurn banyak dilakukan khususnya di Sungai Ciliwung. Karena sxatnya yang
air mudah terakumulasi dan meningkat konsentrasinya di sedimen, plankton, bent09 dan ikan, sehingga dapat mengganggu kehidupan biota tersebut. I
Tujuan penelitian ini adalah : (1) untuk mengetahui konsentrasi Pb, Cr clan
Hg di air, sedimen, planidon, bentos dan ikan di Sungai C i l i m (2) untuk mengetahui hubungan antara kcmsentrasi Pb, Cr dan Hg di air dengan k o n s 4 Pb,
Cr dan Hg di plankton, bentos dan &an, (3) untuk mengetahui hubungan antara kmmtrasi Pb, Cr dan Hg di sedirnen dengan komentmi I%, Cr dm Hg di plsnkton, bentos dan ikan, (4) untuk mengetahui hubungan antarn konsentrasi Pb, Cr dan Hg di air dan sedimen dengan keanekaragaman jenis plankton, bentorr dan ikan di Sungai
Ciliwung. Penelitian ini telah dilakukan di Sungai Ciliwung sejak Desember 1996 hingga Desember 1997 pada 11 Stasiun penelitian. Analisis logam berat di air, sedimen, plankton, bentos dan ikan dilakukan di KP2L DKI Jakarta menggunakan alat spektrofotometer penyerap atom merek Shimadzu tipe AA-680. Analisis data statistik dilakukan dengan menggunakan Program SPSS (Statistical Package for I(
Social Science) ~&ease7.5.1. Hasil penelitian menunjukkan bahwa logam berat yang terdeteksi keberadaamya dalam perairan Sungai Ciliwung di Wilayah DKI Jakarta hanya Hg dan Pb, sedangkan pa& perairan Sungai Ciliwung yang berada di wilayah Bogor dan Depok, ketiga jenis logam berat yang diarnati tidak terdeteksi keberadaannya. Hal ini
menunjukkan bahwa kontribusi kegiatan manusia di daerah DKI Jakarta seperti indust. dan penduduk terhadap keberadaan logam berat di perairan Sungai Ciliwung lebih besar dibandinglcan di daerah Bogor dan Depok. Konsentrasi Hg di air antar
lokasi dan waktu penelitian berbeda nyata (P<0,05). Pa& wit mush penghujan, logam Hg tidak terdeteksi k e b e r a h y a di air sungai. K e r n m e ha1 ini disebabkan oleh debit air sungai yang sangat besar pa& saat musim penghujan, sehingga tejadi pengenceran. Ketiga jenis logam berat yang diamati terdeteksi keberadaannya pada
sedimen baik di Wilayah Bogor rnaupun DKI Jakarta. Hal ini menmjukkan keberadaan logarn tersebut =a
alami di sedimen perairan Sungai Ciliwung.
Konsentrasi Pb, Cr clan Hg di dimen antar lokasi penelitian (Stasiun 1 hingga 11) be&&
nyata (Pa,05), sedangtan antar waktu penelitian (musim) hanya Hg yang
berbeda nyata (P4),05). Tingginya kandungan logam berat &lam sedimen Sungai Ciliwung diduga karena telah w a d i pengendapan yang tinggi akibat masuknya logam berat ke badan air secara tenur-menerus, baik dari limbah perkotaan, tempat
penimbunan sampah rumahtangga, limbah transportasi maupun industri. Konsentrasi Pb, Cr dan Hg di plankton antar l o h i penelitian (Stasiun 1 hingga 11) berbeda nyata (P<0,05), sedangkan antar waktu penelitian (musim) hanya 7
Pb dm Hg yang be*
nyata fP
kegiatan yang berada di sepanjang DAS Ciliwung seperti industri, pendud* tMlsportasi berpengd nyata terhadap keberadaan Pb, Cr dan Hg di plankton. Konsentrasi Pb, Cr dan Hg di bentos juga menunjukkan bahwa antar lokasi penelitian (Stasiun 1 hingga 11) berbeda nyata (P
berada
sepanjang DAS
penduduk, transportasi berpengaruh nyata terhadap penyerapan Pb, Cr dan Hg di bentos. *
Hasil penelitian konsentrasi logam berat pada ikan menunjukkan bahwa
hanya konsentrasi Hg di organ ikan demersal yang berbeda nyata antar lokasi penelitian (Stasiun 1 hingga 11) dan antar waktu penelitian (musim) (P<0,05), sedangkan komcntrasi Pb, Cr dan Hg di daging ikan demersal, organ ikan pclagik
dan daging ikan pelagik antar lokasi maupun antar waktu penelitian berbeda ti& nyata (P>0,05). Secara umum konsentrasi Pb, Cr dan Hg pada organ ikan demersal
clan ikan pelagik lebih tinggi di'banding daging. Hal ini disebabkan organ ikan seperti hati dan ginjal merupakan organ sasaran akumulasi logam berat. Logam berat dapat masuk ke jaringan tubuh ikan melalui rantai makamn, insang dan d h i melalui penmukaan kulit. Akumulasi biologis dapat terjadi melalui absorpsi fangsung terhadap logam berat yang terdapat dalam air, sehingga organisme yang hidup pada perairan taumar berat oleh logam berat, jaringan tubuhnya akan mengandung konsentrasi logam berat yang tinggi pula. Proses akusnulasi dapat terjadi karena logam berat membeatuk scnyawa kompleks dengan zat organik yang terdapat &lam tub& organisme. Hasil uji korelasi menunjukkan bahwa hubungan antara konscntrasi Hg &lam air sungai dengan konsmtrasi Hg di plankton, bentos dan ikan semuanya tidak nyata w , O 5 ) . Hal ini menunjukkan bahwa keberadaan Hg di air tidak berpengaruh terhadap penyerapan Hg oleh planktan, bentos dan ikan. Hubungan antara konsentrasi Hg di sedimen dcngan komentrasi Hg di air sangat nyata (P<0,01), dengan nilai koefrsien korelasi (r berganda) sebesar 0,55 (stdang). Hasil analisis mcnunjukkan hubungan rcgrcsi kubik dcngan pcrsamaan Y
1x2+1629,93xS.Hubungan antara konsentrasi Pb, Cr dan
= -0,00%+2,1000~-108,5
Hg di sedimen dengan konsentrasi Pb, Cr dan Hg di plankton semuanya tidak nyata
Wi05). Hubungan antara konsentrasi logam berat di sedimen dengan konsentrasi logam berat di bentos, hanya Cr dan Hg yang sangat nyata (P<0,01). Hubungan antaia konsentrasi Cr di sedimen dengan konsentraai Cr di bentos merupakan hubungan regresi kuadratik kuat (r berganda sebesar 0,62) dengan pemmaan Y = hubungan antara konsentrasi Hg di sedimen
21,1639-5,1321~+0,321 1x2,sedan*
dengan konsentrasi Hg di bentos mentpakan hubungan regresi kubilc sangat kuat (r berganda s e w 0,90) dengan pcmmaan
Y
= 0,0470-1,5637~+684,198~'-
14434~'.Hal ini menunjukkan bahwa keberadaan Hg di d i m e n berpcngaruh sangat
nyata terhadap keberadaan Hg di air. Keberadaan Pb, Cr dan Hg di sedimen tidak berpengamh terhadap pengambilan Pb, Cr dan Hg di plankton. Kebmdaan Cr dan Hg di sedimen ternyata sangat berpengaruh terhadap pengambilan logam tersebut oleh bent-. Hubungan antara komntrasi logam berat di sedimen dengan konsentrasi logam berat di ikan menunjukkan bahwa hanya hubungan antara kcmsmtrasi Cr di
sedimen demgan konsemtrasi Cr di daging ikan demersal dan hubungan antara kommtrasi Hg di sedimtn denpn konsentraai Hg di daging ikan pclagik yang nyata
(P<0,05).Hubungan antara komentrasi Cr di sedimen dengan konsentriusi Cr di daging ikan dcmersal merupakan hubungan regresi kuadratik sedang (r berganda sebesar 0,46) dengan persarnaan
Y
=
0,7116-0,2639~+0,0261~~, sedangkan
hubungan antara konsentrasi Hg di sedimen dengan konsentrasi Hg di daging ikan pelagik mentpakan hubungan regresi kubik sedang (r berganda w h r 0,58)demgan ptrsamaan Y
=
-0,0536+12,0799~-499,23x2+6572, lox3.Hal ini mcnunjukkan
bahwa keberadaan Cr d m Hg di sedimen berpengaruh terhadap h u l a s i logam tersebut oleh daging ikan demersal dan daging ikan pelagik. Hasil uji korelasi h u h g a n antara konsentraei Hg di air dengan keanekaragaman jenis plankton dan ikan tidak nyata (P>0,05),sedangkan dengan 1).Hubungan antara konsentrasi Hg keanekaragamanjenis bentos sangat nyata (P
Y = 3,1738-
2236,8~+813201~~. Hal ini menunjukkan bahwa keberadaan Hg di air tidak bcrpcngaruh tcrhadap ktanckarapman jcnis plankton dan ikan, tctapi bcrpcngaruh
terhadap keanekaragamanjenis bentus. Hasil uji korelasi hubungan antara konsentrasi logam berat di sedimen dengan keanekaragaman jenis plankton, bentos dan ikan menunjukkan bahwa hubungan yang nyata (P<0,05)hanya diperoleh pada hubungan antara konsentrasi Hg di sedimen dengan keanekaragaman jenis bentos dan hubungan yang sangat nyata
(P<0,01)dijumpai antara ,konsentrasi Pb di sedirnen dengan keantkaragarnan jenis bentus. Hubungan antara konsentrasi Hg di stdimen dengan keanekaragaman jenis
bentos rntmpkan hubungan r e p i eksponensial sedang (r berganda sebesar 0,52)
dengan persamaan
Y = 2,8915.e- 18.624X, sedanglcan hubungan antara konsentrasi Pb
di sedimen dengan keanekaragaman jenis bentos merupakan hubungan logaritmik kuat
(r berganda
sebesar 0,64) dengan persamaan Y
=
regresi
5,0290-
0,9519.ln.(X). Hal ini mcnunjukkan bahwa keberadaan Hg dan Pb di stdimen
berpengaruh nyata dan sangat nyata terhadap keanekaragaman jenh bentos di Sungai Ciliwung.
SUMMARY
I ~ O SUSANTO E KUSUMAHADI 1998. Concentration of Heavy Metals Pb, Cr, and Hg in Sediment and body of water, and their relationship with plankton, benthic fauna, and fish diversity in the Ciliwung River (Under the Supervision of H.
MUHAMMAD EJDMAN as Chairman of the Dissertation Committee, F.G. SOERATMO, DJOKO PURWANTO, MUCHAMMAD SRI SAENI and H.
ANUGERAH NONTJI as Member of the Committee).
Thc heavy metals of lead (Pb), chrom (Cr)and mercury (Hg) are widely substanws used in the industrial sectors including w i l e manufactwing, painting,
pharmacy and chemical, pesticide, detergent, printing, heavy equipment and leathering. This industrial activities, potentially contributed to the heavy metals pollution have been found located at around of Ciliwung River. Generally, the waste water coming from that industrial activities discharge to water without pretreat causing the seriously watyr pollution. The discharges of that industrial waste water continously causing accumulation of heavy metals in the sediment, and aquatic organism.
The research on Pb, Cr, and Hg concentrations in the body of water and sediment, and their influenced on the aquatic organism such as plankton, benthic fauna and fish are relatively rare. Due to their accumulation effects in the watcr emhnment, at the little concentration in water their will be accumulative and increasing their concentration in the sediment and causing bioaccumulation.
The aim of this research is : ( 1 ) to know the concentration of Pb, Cr, and Hg in water, sediment, plankton, benthic fauna and fish in Ciliwung River, (2) to know
the' relationship between Pb, Cr, and Hg concentration in water with Pb, Cr, and Hg concentration in plankton, benthic fauna and fish, (3) to know the relationship between Pb, Cr, and Hg concentration in sediment with Pb, Cr, and Hg concentration in plankton, benthic fauna and fish, (4) to know the relationship between Pb, Cr, and Hg concentration in water and sediment with plankton, benthic fauna and fish diversity. The research was conducted at Ciliwung River including 11restarch Station h m December 1996 until December 1997. Analysis of heavy metals concentration in water, sediment, plankton, benthic fauna and fish at the KP2L DKI Jakarta Laboratory using Atomic Absorption Spectrophotometer merk Shimadzu type AA-680. Statistical data analysis using SPSS Programmo(Statistica1 Package for
Social Studies) release 7.5.1. The result of this study showed that in the downstream of Ciliwung River, ,
only Hg and Pb were detected, while in the upstream of Ciliwung River no heavy metal were detected. This fact showing that the human activities such as industrial and domestic activities which contributing to the water pollution by heavy metals in Ciliwung River more intensive at the downstream of river comparing than the upstream one. The results of this study also indicates that Hg concentration in water was significantly
different at the location and replication (P<0,05).
season, Hg not detected in water due to the dilution factor of that metal.
In the rainy
The whole of heavy metals obsmed in this study were found in sediment of Ciliwung River at Bogor and DKI Jakarta areal. This shows their naturally existancea
in ddiment of Ciliwung River. Concentration of Pb, Cr, and Hg in sediment were significantly differents at the location (P<0,05), while according to the replication, only Hg was ~ i ~ c a n t dB6mnt ly (P<0,05). The highly concentration of heavy metals in sediment river due to incoming of that substances f b n the human activities continously such as urban activities, dumping site of solid waste, tmqxntation, and industrial activities. Concentration of Pb, Cr, and Hg in plankton were significantly different according to the location (P<0,05), while according to the replication, only Pb and Hg were significantly
dif5erent (P4,05). It mean that human activities such as
industrial activity, settlement and transportation along the Ciliwung River affect absorption of Pb, Cr, and Hg by plankton. Concentration of Pb, Cr, and Hg in benthic fauna also indicated significantly dBerent according to the location (P<0,05), while according to the replication, only 1
Pb was significantly
different (P4),05). It also mean that human activities such as
industrial activity, settlement and tnqmfation along the Ciliwung River affect Pb, Cr, and Hg intake by benthic fauna. The observation concerning heavy metal concentration in fish showed that only Hg in internal organ of demersal f i h was significantly different according to the location and replication (P
dfierent according to the location and replication 0 , 0 5 ) .
Generally, Pb, Cr and Hg concentration in the internal organ of demersal and the pelagic fish were higher than in the muscle, because, internal organ are the target orkan of heavy metals substances in fish. Heavy metals will be able incoming to the fish body through the food chain, gill and diikion through the d a c e of body. B i o a c c d a t i o n will be occurs through direct absorption to the heavy metals in water. Therefor, the aquatic organism living in the polluted water by the heavy metals, their body contain the heavy metals at the s i m c a n t level. In the other hand, the accumulation procees will occ\~fsif the heavy metals making complex substances with the organic matter in the body of organism. The correlation test result in this study indicates that the relationship between Hg concentration in water with Hg concentration in plankton, benthic fauna, and fish were not si&cant
(P>0,05). It mean that Hg concentration in water have
no affect to Hg intake by plankton, benthic fa-
and fish
The relationship between Hg concentration in river sediment with Hg 7
concentration in water was very significant ( P 0 , O l ) with cubic regression equation
Y
=
-0,0096+2,1000~-108,51x2+1629,93~' and coefficient
of correlation (r
quadratic) as 0,55. The relationship between Pb, Cr, and Hg concentration in river sediment with Pb, Cr, and Hg concentration in plankton were not significant (P>0,05). The relationship between Pb, Cr, and Hg concentration in river sediment with Pb, Cr, and Hg concentration in benthic fauna showed that only Cr and Hg were
very significant (P
with equation Y
=
21,1639-5,1321X+ 0,321 1x2and coefficient of correlation (r
quadratic) ae 0,62, while the relationship between Hg concentration in river sediment with Hg concentration in benthic fauna according to the cubic regression mod4 with equation Y = 0,0470-1,5637X+ 6 8 4 , 1 9 8 ~ ~ - 1 4 4 3and 4 ~ coefficient ~ of correlation (r quadratic) as 0,90. It mean that Pb, Cryand Hg concentration in sediment have no affect to Pb, Cr, and Hg intake by plankton. In the other hand, Cr and Hg concentration in sediment influenced to Cr and Hg intake by benthic fauna.
The relationship between heavy metals concenhtion in river sediment with heavy metals concentration in fuh showed that only relationship between Cr concentration in river sediment with Cr concentration in the muscle of dememal f~h, and the relationship between Hg in river sediment with Hg amcentration in the muscle of pelagic f s h were significant (P<0,05). The relationship between Cr concentration in river sediment with Cr concentration in the muscle of demersal fish showed quadratic regression model with equation Y
=
0,7116-0,2639~+0,0261~~
and coefficient of correlation (r quadratic) as 0,46, while the relationship between Hg ,
concentration in river sediment with Hg concentration in the muscle of pelagic fish according to the cubic regression model with equation Y
=
-0,0536+12,0799X-
499,23x2+6572,10x3and coefficient of correlation (r quadratic) as 0,58. It mean that only Cr and Hg concentration in sediment influenced to Cr and Hg accumulation in the muscle of dernersal and pelagic fish. The correlation test result concerning thc relationship between Hg concentration in water with plankton and fish diversity were not significant (PMy05), while with benthic fauna diversity, it was very significant (P<0,01) according to the
cubic regression model with equation Y = 3,1685-2991,1X+ 16273Y7X2-2.10'~' and coefficient of correlation (r quadratic) as 0,82. It mean that Hg concentration in water havi no affect to plankton and fish diversity, but influenced to benthic fsuna diversity. The correlation test on relationship between heavy metal concentration in river sediment with plankton, benthic, and fish diversity showed that the relationship which found signilkant
(P<0,05) was only between Hg concentration in sediment
with benthic fauna diversity, and the relationship which very significant (P
Pb concentration in sediment influenced to benthic fauna diversity.
RIWAYAT HIDUP
'
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 20 Oktober 1960, p u b ketiga dari
ayah Padmo Kusumahadi ( h h u m ) dan Ibu Lydia Wijaya. Beristri dengan Rini Maryani pada tahun 1997 dan dikaruniai seorang putri, yait. Safirah Aprillianti. Setelah tamat pendidikan Sekolah Menengah Tingkat Atas SMA Negeri 14
Jakarta, penulis melanjutkan pendidikannya pada Fakultas Biologi Universitas Nasional, Jakarta pada tahun ajaran 1980J1981, dan lulus Sarjana Biologi pada
tahun 1986. Sejak menjadi mahasiswa tahm 1983, penulis attif sebagai Asisten Dosen pada Falcultas Biologi Univemitas Nasional untuk mata kutiah Ekologi Hewan. Setelah menyelesaikan pendidikan sarjana, penulis tertarik untuk menjadi staf pengajar pada Fakultas Biologi Universitas Nasional hingga sekarang dalam mata kuliah Ekologi Hewan, Ekologi Tumbuhan dan Pengetahuan Lingkungan. Pada tahun 1987, penulis melanjutkan pendidikan Strata 2 (S2) di Program Pascasarjana Universitas Indonesia, Program Studi Ilmu Linglcungan dan selesai pada ,
tahun 1991 dengan predht Cum Laude. Sejak tahun 1992, penulis m e l a n j b pendidikan Strata 3 (S3) di Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor, Propam Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan (PSL). Selama mengikuti perkuliahan tenebut, sebagian dibiayai oleh Tim Manajemen Program Doktor dari Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.
KATA PENGANTAR
.
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas segala rahmat dan
hidayahNya, sehingga disertasi ini dapat terselesaikan. Disertasi yang berjudul
~KONSENTRASILOGAM BERAT ~ bc,r DAN ~g DALAM BADAN AIRDAN SEDIMEN
SERTA HUBUNGANNYA DENGAN
KEANEKARAGAMAN
PLANKTON, BENTOS DAN IKAN DI SUNGAI CILIWUNG" disusun untuk
memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program
Sejak penyusunan rencana penelitian, pelaksanaan penelitian hingga penyusunan disertasi ini, penulis mendapat bantuan yang sangat berarti dari berbagai pihak. Untuk ity penulis menyampaikan penghargaan dan mengucapkan terimak;isih kepada yang terhonnat Prof Dr. k. F. Gunarwan Soeratmo MSc. sebagai Ketua Program Studi dan Anggota Komisi Pembimbing, Prof Dr. H. Muhammad Eidman sebagai Ketua Komisi Pembimbing, Dr. Ir. Djoko Fhvanto, Prof Dr. Ir. Muchammad Sri Saeni, MS. dan Dr. H. Anugerah Nontji sebagai Anggota Komisi Pembimbing,
atas pengarahan, bimbingan dan bekal ilmu pengetahuan yang diberikan. Terimakasih juga penulis saxupailcan kepada yang terhormat Prof Dr. Ir. Sjafiida Manuwoto, MSc., Direktur Program Pascasarjana IPB, h f . Dr. Ir. Dedi Fardiaz, Asisten Direktur bidang Program Doktor, Drs. Umar Basalim DES, Rektor Universitas Nasional Jakarta yang telah mengijinkan penulis melanjutkan pendidikan
-
S3 (Program Doktor) serta teman-teman sejawat atas saran dan masukan masukan yang sangat berharga. Secara khusus, penulis menyampaikan -pan
terbhsih
kepada Drs. Yenmiah Rubin Camin, MS. dan DR Ir. Harpasis Slamet Sanusi, MSc. atas bantuannya dan saran-sarannya dalam penyusunan Disertasi ini. *
Kepada Jr. H.M. Ali Rozi dan Ir. Hj. Yunani Kartawiria, MS., penulis
menyampaikan terinakasih atas izin penggunaan Fasilitas Laboratorium Kimia dan Biologi, KP2L DKI Jakarta. Terimakasih juga penulis sampaikan kepada Drs. H. Joni Tagor Harahap, Drs. M. Rafiuddin, Dra. Nurlela dan Dm. Jmt Hari Murtopo
dan Laboran, atas bantuannya selama p e l h a n penelitian dan analisis
Demikian pula kepada para pembantu Rektor, Dekan dan staf pengajar Fakultas Biologi Univmitas Nasional, penulis ucaplcan terhdwih atas dorcmgan Akhirnya ucapan terimakasih yang tak terhhgga saya
moril yang diberikan.
sampaikan kepada istri, mama, ibu dan ayah, atas kesabaran, pengdan dan dorongan moril yang diberikan, sehingga memungkinkan terselesaikannya penelitian dan penyusunan disertasi ini. Penulis menyadari bahwa lapotan penelitian ini masih jauh dari sempurna, 7
karena keterbatasan kemampuan penulis yang jauh dari sempuma. Nmun harapan
penulis, stmoga h i 1 penelitian ini bemanfiaat bagi mmka yang m e m e r l b y a , khususnya bagi Pernerintah Daerah Khusus Ibukota Jakarta terutama sebagai bahan masukan bagi pengelolaan kualitas air Sungai Ciliwmg di masa mendatang.
Penulis
DAFTAR IS1
RINGKASAN ...............;................................................................. i SUMMARY .................................................................................. Vii RTWAYAT HIDUP ............................................................................. xiii KATA PENGANTAR ......................................................................... xiv DAFTAR IS1 ................................................................................... xvi DAFTAR TABEL .............................................................................. xviii DAFTAR GAMBAR ............................................................................ fi DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................... xxiii PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ............................................................. 1.2. Pcnrmusan PGnnasalahan ................................................. 1.3. KerangkaPtmikiran ....................................................... 1.4. TujuandanKegunaan ...................................................... 1.5. Hipotesis .....................................................................
I1
TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Sifat Kimiawi Logam berat.. ............................................. 2.2. Prdan Penggunaan Logam Berat ................................ 2.3. Logam Berat dalam Ekosistem Perairan ................................ 2.4. Residu Lqgm Berat ....................................................... 2.5. Konsentrasi Toksik Logam Berat ........................................ 2.6. Cara Penyerapan LogamBerat Oleh Organisme ....................... 2.7. Pengaruh Logam Berat terhadap Biota perairan ........................ 2.8. Tinjauan Umum Datrah Atiran Sungai @AS) Ciliwung ............. 2.8.1. Let& ~ u a dan s ~opografi..................................... 2.8.2. Tanah clan Gcdogi .............................................. 2.8.3. IMim .............................................................. 2.8.4. Vegetasi dan Tata Guna Lahan ................................ 2.8.5. Kependudukan .................................................. 2.9. Perkembangan Industri di Bagian Hulu clan Tengah DAS Ciliwung .................................................................... 2.10. Jumlah dan Jenis Kegiatan Peserh Program Kali B d (Prokasih) di DKI Jakarta ................................................ 2.11. Perkembangan Kualitas Air Sungai Ciliwung .......................... 2.11.1. AliranSungai ................................................... 2.11.2. FungsiSungai ................................................... 2.11.3. Kuatitas Air Sungid .............................................. 2.12. Jenis-jenis Industxi Potensial Penghad Logam Berat D i DAS Ciliwung ..............................................................
I11
.
METODE PENELITIAN 3.1. W a h clan Lokasi Penelitian ............................................ 3.2. Bahan Penelitian ........................................................... 3.3. Alat Penehtmn .............................................................. 3.4. Cara PengumpUlan Data .................................................. 3.4.1. Penentuan Lokasi Penelitian ................................... 3.4.2. Pengambilan Contoh Air ....................................... 3.4.3. . Pengmbilan Contoh Lumpur ................................. 3.4.4. PengambilanContohlkan ...................................... 3.4.5. P e n g a m h Contoh Plankton ................................ 3.4.6. Pcngambilan Contoh Btntos ................................... 3.5. Analisis Laboratorium ................................................... 3.6. AnslisisS~tik............................................................ b
..
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Konsentrasi L o p Bcrat di Air......................................... Konscntrasi Logam Bcrat di Sedirncn .................................. KonsemtrasiLogamBeratdiBentos .................................... Konsentrasi Logun Berat di Plankton .........................;......... Kommtrasi Logam Berat di Ikan ....................................... Hubungan Antara Konsentrasi Logam Berat di Air clan Konsentrasi Logam Berat di Plankton ................................... 4.7. Hubungan Antara Konsentrasi Lqam Berat di Air dan Konsentrasi Lqpm Berat di Bent05 ..................................... 4.8. HubAntara Konsentrasi Logam Berat di Air clan Konsentrasi Logam Berat di lkan ....................................... 4.9. Hubungan Antara Konsentrasi Logam Berat di Sedimen dan di
4.1. 4.2 4.3. 4.4. 4.5. 4.6.
Air............................................................................. 4.10. HubAn'tara Kmsentrasi Logiun Berat di Sedimen dan Kolrsentraai Logam Berat di Pfankton ................................... 4.11. Hubmgm Antara Konsentrasi Lqpm Berat di Sedimen dan Konaentfaai Logan Berat di BentoaP ..................................... 4.12. Hubungan Antara Konscntrasi Logam Berat di Stdimen dan Konsentrasi Logam Berat di Ikan ........................................ 4.13. Hubungan Antara Konsentrasi Logam Berat di Air dan Keanekzrsagaman 3Phktcm, Ben- dan lksn .................... 4.14. Hubungan Antara Konsentrasi Logam Berat di Sedimen dan KeaneJenis Plankton, Bentoa clan Ikan ..................... 4.15. Kualiitas Air Sungai Ciliwung .............................................
V
.
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.K-ulan ................................................................... 138 5.2. Saran ......................................................................... 139
DAFTAR PUSTAKA .................................................................... 141 LAMF'IRAN .............................................................................. 150
.
.
I
DAFTAR TABEL
Produksi global kromit .................................................................. Komsumsi Pb di AS benbsarkan kelas produk ...................................... Produksi raksa dunia pada tahun 1970an ............................................. Permintaan raksa nyata clan proyekai oleh berbagai jenis industxi di AS .......... Konsentrasi total Cr (ppm bobot kering) di sedimen perairan tawar dan laut ......................................................................................... Konsentrasi total Pb @pm bobot kering) di sedimen perairan tawar dan laut ........................................................................................ Konsentrasi total I-Ig (ppm) di perairan alami dan efluen .......................... Re&& total H g (ppmbobot kering) di pmnukaan sedimen ....................... Luas DAS berclasa&n Jenis penggunaan tanah di DAS Ciliwung Hulu ......... F r e W keterdapabn macam pemanfaatan lahan jalur sisi Sungai Ciliwung bagiarr tengah .......................................................................... Frekuensi keterbpatan macam M a a t a n lahan jalur sisi Sungai Ciliwung bagian hilir ............................................................................... Frekuensi keterdapatan macam pemadaatan lahan di jalur sisi Ciliwungdi Wilayah DKI Jakarta Jurnlah clan kecepatan pertumbuhan penduduk DKI Jakarta yang berada di wilayah DAS Ciliwung tahun 1980 dan 1990 ........................................ Perkembangan jumlah industri di DAS Ciliwung sektor industri pengolahan ... Jumlah clan jenis k@tan p&rb Prokasih DKI Jakarta dari tahun 198911990 .199311994 ............................................................................... Rincian jenis kegiatan dan jumtah peserta Prokasih di setiap DAS DKI Jakarta hingga tahun 1995 ....................................................................... Status limbah peserta Prokasih di DKI Jakarta daxi tahun 1989/1990 199311994 ................................................................................ Jndeks pencemaran beberapa logam berat di Sungai Ciliwung tahun 1979 dan 1986 ....................................................................................... Perbandingan tingkat pencemaran Suflgai Ciliwung tahun 1979 clan 1986 ....... Hasil analisis pararnetcr kirnia air Sungai Ciliwung mush kcmarau Tahun 1982 .1992 ...................................................................................... Hasil analisis parameter kimia air Sungai Ciliwung musim penghujan Tahun 1982 .1992 ............................................................................... Jenis-jenis industri di bagian tengah dan hilir DAS Ciliwung yang potensial mengeluarkan limbah logam berat ..................................................... Lokasi pemgambilan contoh air. Sedimen, Plankton,Bentos dan Ikan ............ Rancangan acak kelompok .............................................................. Rataan konsentrasi Pb. Cr clan Hg pada perairan di DAS Ciliwung menurut stasiun penelitian ......................................................................... Hasil pemantauan konsentrasi Pb. Cr air Sungai Ciliwung oleh KP2L DKI Jakarta ....................................................................................
...................................................................
.
Hasil pemantauan konsentrasi Pb dan Cr (pprn) air Sungai CZmmg Bagian HiJir ............. ........................................... .........,................... Rataan konsentrasi Pb, Cr dan Hg (ppm) pada perairan di DAS Citiwung menurut ulangan .......................... ............ ..................... ........ ... Rataan konsentrasi Pb, Cr da Hg (ppm) pada sedimen di DAS Ciliwung menurut stasiun penelitian ............................................... .............. Rataan konsentrasi Pb, Cr dan Hg (ppm) pada sedimen di DAS Citiwung menurut ulangan ....... ... . . . . .. .. .. .. .... .. ...... . ... . .... ....... Rataan konsentrasi Pb,Cr & Hg (ppm) pada bentos di DAS Ciliwung menurut stasiun penelitian ................... ......... .. .... ..... . . .. . . . . . Rataan kcmsentrasi Pb, Cr dan Hg @pm) pada bentos di DAS Ciliwung menurut ulangan . . ......... .... . . . .. . .... . . .. .... ... .. . . .. .. Rataan konsentrasi Pb, Cr dan Hg @pm) pa& plankton di DAS Ciliwung menurut stasiun penelitian .... .. ..... ....... ... ... . . . . . . .. Rataan konsentrasi Pb, Cr dan Hg @pm) pada plankton di DAS Ciliwung menurut ulangan ...... . .. . . . . . . . . . ... . . . .. ... Rataan konsentrasi Pb, Cr dan Hg @pm) pada ikan d e m d di DAS Ciliwung menurut stasiun penelitian .................................................'............. Rataan konsentrasi Pb, Cr dan Hg (ppm) pada ikan demersal di DAS Citiwung menurut ulangan .......................................................................... Rataan konscntrasi Pb, Cr dan I-Ig @pm) pada ikan pelagik di DAS Ciliwung menurut stasiun penelitian ........... .................................... .... ... ... Rataan konsentrasi Pb, Cr dan Hg (ppm) pada ikan pelagik di DAS Ciliwung menurut ulangan .... ................. ..,.............................. ............ ... Rataan konsentrasi Pb, Cr dan Hg (ppm) di air, sedimen, plankton, bentos dan ikan di Sungai Ciliwung menurut stasiun penelitian ............................ . Ratran konsentrasi Pb, Cr dan Hg (ppm) di air, sedimen, plankton, bentos dan ikan cli Sungai Ciliwung menurut ulangan.. .......... . .... . .. ... .......... ...... Koefisien korelasi konsentrasi logam di air dan sedimen Sungai Ciliwung dengan konsentrasi logam &lam biota perairan ...................................... Indeks keanejenis Shannon Wiever plankton di Sungai Ciliwung .. Indeks k~anekaragaman jcnis Shannon Wiewex bent08 di Sungai Ciliwung . Indeks keanekaragaman jenis Shannon W~everikan di Sungai Citiwung ........ Kocfisien korehi konsentrasi logam di air dan sedimen Sungai Ciliwung dengan keanekaragaman jenis biota perairan .........................................
.
.
.
.
.
.
. . . . . .. . . .. . . . . .. . .. . . . .. . . . . .. . .... .. .... . .. . ... .. . . ... . .. . .. . .. .. ... . . . . .. .. ....... .... . . .. . .. . . .. .. .... .. . ... .. .... ........ . .. . . ..... ..... ... .. . . . ...
.
. .
. . . . . .... .. .. . . .
-
1.
2. 3. 4.
.. ..
Spesiftkasi alat analisis logam berat Spektrofotometer Penyerap Atom merek Shimadzu tipe AA-680 .......................................................... Persamaan Regresi Ljnier untuk membentuk kurva standar. ........................ Metode analisis parameter k u a l h air ................................................. Konsentrasi @pm)logarn Pb, Cr clan Hg dalam air .................................
150 151 152 153
Anova logam berat daam air............................................................ Konsentrasi @pm) logam Pb. Cr dan Hg dahn dimen .......................... ..................................................... Anova logam berat &lam &en KO(ppm) logam pb. Cr dan Hg dalam bentos ............................. Anova logam berat dalam bentos ...................................................... Kmentrasi (ppm) logam Pb. Cr dan Hg dalm plankton .......................... Anova logam berat dalam plankton .................................................... Kcmsentrasi @pm) logam Pb. Cr dan Hg dalam da& ikan d c m d ........... Konsentrasi @pm) logam Pb. Cr clan Hg dalam organ &an demersal ............. Anow logam h a t &lam daging ikan &mersal ..................................... Anava logam berat dalam organ ikan demersal ...................................... Konsentraai (ppm) logam Pb,Cr dan Hg dalam daging ikan p e w Konsentrasi (ppm) logam Pb. Cr dan Hg dalam organ ikan pelagik ............... Anava logam berat dalam daging ikan pelagik Atlava logam berat ddam organ ikan pelagik ......................................... Jenis = jenis planktan di DAS Ciliwung ............................................... Jenis .jetis bentos di DAS Ciliwung .................................................. Jenis jenis &an yplg dijumpai di DAS Ciliwung ...................'................ Parameter ssika kimia air Sungai Ciliwung............................................
.............. .......................................
.
DAFTAR GAMBAR
Pola pikir pendekatan studi ........................................................ Siklw konversi raksa di alam ...................................................... Nilai TLan 24 jam berbagai senyawa H g terhadap beberapa stadium perkembangan ikan Oryzius Iatipes ............................................ Sistem &an logam berat ke tubuh manusia .................................... Lokasi Penelitian di DAS C i ............................................... Rataan Konsentrasi H g di air menurut lokad di DM CitiwUng .............. Ratam konsentrasi -&lam airmenurutulang2nr diDAS Ciliwmg ...... Rataan kcmsentrasi Pb di sedhnen menurut 10di DAS Ciliwung Rataan konsentrasi Cr di sedimcn meflurut lokasi di D M C i t i m Rataan konsentrasi Hg di &en menurut low di DAS Ciliwung ........ Rataan konscntrasi Hg di sodimcn menurut ulangau di DAS Ciliwung ...... Rat;lirn konsentrasi Pb pada bentos menurut -1 di DAS Ciliwung Rataan komntrasi Cr pada bentos mcnuruf lokasi di DAS CiliPrrung Rataan konsmtrasi Hg pada bentos menurut lokasi di DAS C i b m g Rataan konaentrd Pb pada bentoa menurut ulangan di DAS Ciliwung .... Rataan konsentrasi Pb pada plankton menurut lokasi di DAS Ciliwung .. Rataan konsentrasi Cr pada plankton menmt lokasi dj. DAS Ciliwung Rataan komentrasi Hg pa& plankton menurut lokasi di D M Ciliwung .. Rataan konsentrasi Pb pada plankton menurut ulangm di DAS Ciliwung ... Rataan konsentrasi Hg pada plankton menurut ulangan di DAS Citiwung .. Rataan konsentrasi I-Ig pach organ ikan d e m d m e n d lokasi di DAS citiwung ............................................................................ Rataan konsentrasi Hg pada organ ikan demersal menurut ulangan di DAS citiwung ............................................................................ Rataan konsentrki Hg pada daging bpelagJc murut bkad di DAS ciliwung ............................................................................ Rataan konsentmi Cr pada daging &an pel- menurut ubgan di D M ciliwung ............................................................................ Hubungan antara komentrasi Hg di sedimcn dan kmsentrasi Hg di air ..... Hubungan antara konaentraai Cr di dimen dan kommtrasi Cr di bentos .. Hubungan antara komentrasi Hg di &hen clan konsenlmi Hg di bentos . Hubungan antara konsentrasi Cr di &en dan konsentrasi Cr di daging ikan demersal ........................................................................ Hubungan antara konsentrasi Hg di sedimen clan konsentrasi Hg di daging ikan pelagik ......................................................................... Hubungan antara konsentrasi Hg di air dan kcanekangamm jenis bentos di D M Ciliwung ...................................................................... Hubungan antara konsentrasi Pb di sedimen dan keanekamgamm jenis bent08 di DAS Ciliwung .......................................................... Hubungan antara kcmsentrasi Hg di d e n dan keanekaragaman jenis bentos di DAS Ciliwung ..........................................................
.
......... ......... ....... ....... ......
...
1. 2. 3. 4.
5. 6.
Foto lokasi pengamatan stasiun 1 dan 2 ......................................... Foto lokasi pengarnatan stasiun 3 dan 4 ......................................... Foto lokasi -tan stasiun 5 dan 6 ......................................... Foto lokasi pengamatan stasiun 7 clan 8 ........................................ F o t o l o k a s i ~ t a n s t a s i u n 9 d a n 1......................................... 0 Foto lokasi pengamatan stasiun 11 ................................................
227 228 229 230 231 232
DAFTAR LAMPIRAN
Cara analisis logam berat Pb, Cr dan Hg di Plankton, Bentos dan Ikan...... Cara analisis logam berat Pb, Cr dan H g &lam &en .... ................. Cara analisis logam berat Pb dan Cr dalam air dengan metode nyala api asetilen . .... .... . . .. . .................... ......,.. ......... .. ... Cara analisis logam berat Hg dalarn air .................... ... . ... ....... . Hasil uji korelasi antara Hg di air dengan Hg di Plankton, Bentoe dan Ikan Hasit uji korelasi antara Hg di sedimen dengan Hg di Air, Plankton, Btntos dan lkan ... .......... .... .. . ..... . . .. . . . .. ... ... . . Hasit uji korelasi antara Pb di sedimen dengan Pb di Plankton, Ben- dan Ikan .............................................. ............................. ... .. Hasil uji kmlasi antara Cr di stdimen dengan Cr di Plankton, Bcntos clan Ikan . ...... ........... ........... ... .. .. . . . . . ..... .. . . .. .... Hasil uji kmlasi antara Hg di air dcngan ktarrekamganm j d planktg bentos dan ikan ......... . .... . .. . ..... . . .. ...... .... . ... ...... Hasil uji korelasi antara Pb di sedimen dengan keanekamgmm jenh plankton, bentos clan ikan .... ..................................................... Had uji korelasi antara Cr di sedimen dengan keanekaragaman jenis plankton, bentos dan ikan ... ........ ....... .... .......... ... ... . .. ... .. Had uji korelasi antara Hg di sedimen dengan keanekaragaman jenis plankton, bentos dan ikan ................. .................................. .....
.
. .. . ..... .. . . . ...
..
.
.. . .. . . .. .. .
. . .. ... . . . . .. ... .. .. .... .... .... . *
.
.
.
*
*
. ... .. . .. . . .. .. . . . . .. ... . .. .. ... . .. ... . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .. . .
