Seminar Nasional Tahunan XI Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 30 Agustus 2014 DISTRIBUSI POTENSIAL REDOKS SEDIMEN DI PERAIRAN TELUK GAYAU, KABUPATEN PESAWARAN, PROVINSI LAMPUNG Mudian Paena, Kamariah* dan Ruzkiah Asaf Balai Penelitian dan Pengembangan Budidaya Air payau *e-mail :
[email protected]
Abstrak Potensial redoks sedimen adalah besarnya nilai relatif dari proses oksidasi dan reduksi di lingkungan dasar perairan. Nilai potensial redoks dalam sedimen diketahui sebagai indikator suatu perairan telah mengalami akumulasi nutrien. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui distribusi potensial redoks sedimen di Teluk Gayau Kabupaten Pesawaran, Provinsi Lampung. Survei dilakukan pada bulan Maret dan Oktober 2013. Sebanyak 100 titik pengambilan dan pengukuran sampel sedimen dengan jarak 0-25 m, 25-50 m, 50-100 m, 100-200 m, 200-400 m, 400-800 m, 800-1600 m dan 16003200 m dari outlet. Hasil Penelitian menunjukkan potensial redoks yang rendah dijumpai pada jarak 1600-3200 m. Sehingga dapat disimpulkan bahwa potensial redoks di Teluk Gayau mengindikasikan adanya akumulasi nutrien yang berpotensi mengganggu perairan. Disarankan untuk mengkaji lebih jauh nutrien – nutrien yang terdapat di Teluk Gayau. Kata kunci: distribusi, potensial redoks, sedimen, Teluk Gayau Pengantar Potensial redoks merupakan suatu besaran potensial listrik yang dapat menunjukkan proses reduksi atau oksidasi. Potensial redoks (Eh) sedimen adalah besarnya nilai relatif dari proses oksidasi dan reduksi di lingkungan dasar perairan atau tambak. Sejalan dengan pernyataan Rhoads (1974) bahwa potensial redoks adalah besarnya aktivitas elektron dalam proses oksidasi reduksi yang dinyatakan dalam milivolt (mV). Oksidasi adalah proses kehilangan elektron dari suatu persenyawaan kimia, dari substansi atau dari atom dan radikalnya, sedangkan reduksi adalah penambahan elektron pada persenyawaan kimia. Potensial redoks yang menggambarkan aktivitas elektron di perairan adalah potensi larutan untuk mentransfer elektron dari suatu oksidan kepada reduktan (Libes 1992). Dalam reaksi redoks, oksigen bersifat sebagai penerima elektron (Golterman 1990; Libes 1992). Nilai potensial redoks telah dikenal sebagai indikator suatu perairan mengalami akumulasi nutrien di mana Fonselius (1983) mengkatagorikan suatu perairan telah mengalami akumulasi nutrien dalam jumlah yang banyak ketika nilai potensial redoks sedimen berkisar antara -100 hingga -150 mV. Limbah tambak udang terdiri dari sisa pakan dan feses udang yang menyebabkan pengkayaan nutrien di perairan pantai (Jones et al., 2001; Lin & Fong 2008; Thomas et al., 2010). Nutrien yang terdapat di perairan dapat mempengaruhi karakteristik sedimen laut. Di dasar parairan, nutrien limbah akan diserap oleh sedimen yang kemudian dapat mempengaruhi karakteristik nutrien sedimen. Nilai potensial redoks sedimen juga dapat dipakai untuk menilai adanya oksigen di dalam sedimen (Golterman 1990; Libes 1992; Giere 1993; Barnes & Hughes, 2004). Selain itu ditemukan keterkaitan perubahan potensial redoks pada spesiasi beberapa logam berat seperti Pb dan Cd (Gou et.al., 1997). Teluk Gayau merupakan perairan penerima beban limbah dari berbagai aktivitas yang terdapat di kawasan ini. Salah satu aktivitas yang dikhawatirkan akan menyumbang limbah yang cukup besar adalah tambak intensif yang berada di sepanjang pesisir Teluk Gayau, Kabupaten Pesawaran, Provinsi Lampung. Limbah kegiatan budidaya perikanan cenderung terdekompisit di dalam sedimen (Karakassis et al., 1998). Oleh karena itu dilakukan penelitian yang bertujuan untuk mengetahui distribusi potensial redoks sedimen yang merupakan salah satu indikator terganggunya perairan. Bahan dan Metode Waktu dan Tempat Penelitian ini dilaksanakan pada akhir Maret 2013 dan awal Oktober 2013. Lokasi penelitian di Semnaskan_UGM / Poster Penyakit Ikan dan Kesehatan Lingkungan (pPK-05) - 425
pPK-05
Seminar Nasional Tahunan XI Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 30 Agustus 2014 Teluk Gayau yang berada dalam kawasan Teluk Punduh, Kecamatan Punduh Pedada, Kabupaten Pesawaran, Provinsi Lampung Selatan. Peta lokasi penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Peta Lokasi Penelitian di Teluk Gayau, Kabupaten Pesawaran, Provinsi Lampung Selatan. Metode Pengumpulan Data Data primer berupa data potensial redoks diperoleh dengan metode pengukuran secara insitu menggunakan Oxidation Reduction Potential (ORP) meter merek HANNAinstruments tipe HI 8314 dan probe ORP electrodes merek Ionode tipe IJ64. Sampel sedimen perairan diambil dengan menggunakan alat Ekman Grab pada jarak 0-25 m, 25-50 m, 50-100 m, 100-200 m, 200-400 m, 400-800 m, 800-1600 m dan 1600-3200 m dari outlet (Gambar 2). Sebanyak 100 titik telah diambil sampel sedimen dan diukur potensial redoksnya, di mana pada masing-masing titik dilakukan pengukuran sebanyak tiga kali ulangan. Diukur pula kedalaman perairan dengan menggunakan alat Echosounder. Sedangkan data sekunder yang dikumpulkan antara lain peta dasar yaitu peta batas wilayah, peta rupa bumi dan peta penutup/pengunaan lahan.
426 - Semnaskan_UGM / Mudian Paena, dkk
Seminar Nasional Tahunan XI Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 30 Agustus 2014
Gambar 2. Peta lokasi pengambilan sampel di Teluk Gayau, Kabupaten Pesawaran, Provinsi Lampung Selatan. Analisis Data Data primer dan sekunder yang sudah dikumpulkan, selanjutnya diolah dengan menggunakan analisis spasial dalam Sistem Informasi Geostatistik (SIG). Selanjutnya diinterpolasi dengan menggunakan metode Kringing, di mana metode ini dihitung secara otomatis di dalam arcGIS Geostatistical Wisard pada ArcGIS 9.3. Hasil dan Pembahasan Potensial redoks adalah pengukuran kuantitatif reduksi-oksidasi dari suatu sistem yang dapat diukur dengan elektroda platina. Nilai potensial redoks negatif menunjukkan bahwa sedimen telah mengalami proses reduksi (Wu, et al., 1994), demikian pula sebaliknya. Distribusi potensial redoks sedimen di Teluk Gayau dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Peta distribusi potensial redoks di Teluk Gayau, Kabupaten Pesawaran, Provinsi Lampung Selatan. Nilai potensial redoks di Teluk Gayau khususnya di daerah penelitian berkisar antara -186 sampai 72 mV (Gambar 3). Potensial redoks dapat menunjukkan proses dekomposisi bahan organik dalam
Semnaskan_UGM / Poster Penyakit Ikan dan Kesehatan Lingkungan (pPK-05) - 427
Seminar Nasional Tahunan XI Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 30 Agustus 2014 sedimen berlangsung dalam keadaan reduksi atau oksidasi. Menurut Golterman (1990), salah satu metode untuk melihat proses dekomposisi bahan-bahan organik dalam sedimen adalah dengan melihat zona reduksi atau oksidasi. Berdasarkan nilai potensial redoks sedimen, dapat diketahui suatu perairan telah mengalami pengkayaan bahan organik. Dari hasil penelitian menunjukkan adanya indikasi pengkayaan bahan organik di Teluk Gayau, di mana ditemukan nilai potensial redoks yang lebih rendah dari -100 mV sesuai dengan pernyataan Fonselius (1983). Sehubungan dengan akumulasi bahan organik, Pearson & Stanley (1979) menetapkan nilai potensial redox sebesar -150 mV sebagai indikator periode terjadinya akumulasi bahan organik dalam sedimen pada kurun waktu yang lama. Akumulasi bahan organik menyebabkan penunan pH dan potensial redoks sedimen. Pengaruh utama akumulasi bahan organik adalah reduksi kandungan oksigen dalam sedimen dan selanjutnya menstimulasi pembentukan lapisan hidrogen sulfida (H2S). Penelitian mengenai dampak akumulasi bahan organik yang berasal dari kegiatan budidaya ikan dalam keramba jaring apung telah dilakukan oleh Hargrave et al. (1993); Pawar et al. (2001) dan Mente et al. (2006). Selain itu Wu et al. (1994) melaporkan potensial redoks yang bernilai negatif di sekitar keramba jaring apung sebagai akibat penumpukan bahan organik yang berasal dari kegiatan budidaya ikan juga menyebabkan kemasaman sedimen. Banyaknya bahan organik, jumlah bakteri dalam sedimen dan kurangnya sirkulasi air menyebabkan kadar oksigen dalam sedimen menurun (Golterman, 1990; Libes 1992; Barnes & Hughes, 2004). Nilai potensial redoks sedimen berhubungan erat dengan konsentrasi oksigen di sedimen. Nilai potensial redoks kurang lebih kurang 400 mV, konsentrasi oksigennya berkisar 4-10 mg/L. Nilai potensial redoks kurang dari 300 mV, nilai oksigennya 0,3 mg/L. Nilai potensial redoks kurang dari 200 mV, oksigennya 0,1 mg/L. Pada nilai potensial redoks di bawah nol oksigen tidak terukur (Rhoads, 1974). Namun demikian nilai potensial redoks sedimen yang tinggi pada suatu saat tertentu tidak selalu bersifat oksik pada saat itu. Nilai potensial redoks itu hanyalah merupakan gambaran adanya senyawa kimia teroksidasi, yang mana proses oksidasinya sendiri kemungkinan sudah berlangsung lama. Hasil penelitian Gou et al. (1997) menemukan keterkaitan perubahan potensial redoks pada spesiasi logam Pb, di mana pada potensial redoks tinggi (kondisi teroksidasi) Pb akan berasosiasi dengan fraksi Fe dan Mn oksida; sedangkan pada kondisi potensial redoks rendah (tereduksi), Pb akan lebih banyak berasosiasi pada sulfit, bahan organik bermolekul besar dan karbonat. Penelitian tersebut juga menemukan pengaruh perubahan potensial redoks pada spesiasi logam Cd. Pada potensial redoks yang rendah, Cd lebih banyak berasosiasi dengan karbonat dan sulfit. Pada Gambar 3 terlihat sebaran potensial redoks di Teluk Gayau, di mana potensial redoks yang rendah (tereduksi) dijumpai pada jarak terjauh (1600-3200 m) dari outlet. Potensial redoks sedimen dapat menunjukkan dampak input nutrien yang berasal dari budidaya perikanan dimana nilai potensial redoks sedimen cenderung kecil ketika menerima input nutrien yang tinggi (Hansen et al., 2001). Nilai pH sedimen juga sangat bergantung pada nilai potensial redoks sedimen. Nilai pH sedimen menurun dengan menurunnya nilai potensial redoks sedimen yang sejalan dengan bertambahnya kedalaman (Golterman, 1990). Kedalaman perairan Teluk Gayau dapat dilihat pada Gambar 4.
428 - Semnaskan_UGM / Mudian Paena, dkk
Seminar Nasional Tahunan XI Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 30 Agustus 2014
Gambar 4. Peta kedalaman perairan Teluk Gayau, Kecamatan Pesawaran, Provinsi Lampung Selatan. Pada Gambar 3 dan 4, terlihat bahwa nilai potensial redoks menurun sejalan dengan bertambahnya kedalaman perairan. Penyebaran limbah tambak ke perairan pantai sangat dipengaruhi oleh proses pengenceran yang dipengaruhi oleh sirkulasi air dan morfologi dasar perairan sehingga dapat mereduksi konsentrasi nutrien di perairan serta mentransportasikan bahan organik jauh dari sumber pencemar (Trott & Alongi, 2000; Sará et al., 2004; Kutti et al., 2007). Sebaliknya penurunan kualitas lingkungan terjadi ketika proses pengenceran tidak mampu menurunkan konsentrasi nutrien limbah (Tacon et al., 1995; Jones et al., 2001; McKinnon et al., 2002; David et al., 2009; Thomas et al., 2010). Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Potensial redoks merupakan salah satu indikator suatu perairan mengalami akumulasi nutrien. Potensial redoks dapat menunjukkan proses dekomposisi bahan organik dalam sedimen. Nilai potensial redoks yang rendah di Teluk Gayau dijumpai pada jarak 1600-3200 m yang merupakan jarak terjauh dari outlet sehingga mengindikasikan adanya pengkayaan nutrien. Nilai potensial redoks sedimen menurun sejalan dengan bertambahnya kedalaman perairan. Saran Disarankan untuk mengkaji lebih jauh nutrien yang terdapat di teluk Gayau utamanya nutrien limbah yang dapat mengganggu kualitas perairan. Daftar Pustaka Barnes, R. S. K & R. N. Hughes. 2004. An introduction to marine ecology. 3rd edition. Oxford: Blackwell Science Ltd. Fonselius, S.H. 1983. Determination of hydrogen sulphide. In: Grasshoff K, Ehrhardt M, Kremling K (eds)Methods of seawater analysis, 2nd edn. Verlag Chemie, Berlin, pp 73–80. Golterman, H. L. 1990. The influence of lime and biological activity on sediment pH, redox and phosphorous dynamic. Belgium: Kluwer Academic Publisher. Giere, O. 1993. Meiobenthology, the microscopic fauna in aquatic sediment. Berlin: Springer-Verlag. Guo, T., R.D. DeLaune, & W.H. Patrick, Jr. 1997. The influence of sediment redox chemistry on chemically active forms of arsenic, cadmium, chromium, and zinc in estuarine sediment. Semnaskan_UGM / Poster Penyakit Ikan dan Kesehatan Lingkungan (pPK-05) - 429
Seminar Nasional Tahunan XI Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 30 Agustus 2014 Environment International Vol. 23. No. 3 : 305-316. Hansen, P. K., A. Ervik, M. Schaanning, P. Johannessen, J. Aure, T. Jahnsen & A. Stigebrandt. 2001. Regulating the local environmental impact of intensive, marine fish farming: II. The monitoring programme of the MOM system (Modelling–Ongrowing fish farms–Monitoring). Aquaculture, 194, 75-92. Hargrave, B.T., D.E. Duplisea, E. Pfeiffer & D.J Wildish. 1993. Seasonal changes in benthic fluxes of dissolved oxygen and ammonium associated with marine cultured Atlantic salmon, Marine Ecology Progress Series, 96: 249-257. Karakassis, I., M. Tsapakis, E. Hatziyanni, K.N. Papadopoulou & W. Plaiti. 2000. Impact of cage farming of fish on the seabed in three Mediterranean coastal areas. ICES Journal of Marine Science / Journal du Conseil, 57, 1462-1471. Kutti, T., A. Ervik & P.K. Hansen. 2007. Effects of organic effluents from a salmon farm on a fjord system. I. Vertical export and dispersal processes. Aquaculture 262 : 367-381. Jones, A. B., W. C. Dennison, & N. P. Preston. 2001. Integrated treatment of shrimp effluent by sedimentation, oyster filtration and macroalgal absorption: a laboratory scale study. Aquaculture 193 : 155-178. Libes, S. M. 1992. An Introduction to Marine Biogeochemistry. New York: John Wiley & Sons Inc. Lin, D.T & Fong, P 2008. Macroalgal bioindicators (growth, tissue N, δ15N) detect nutrient enrichment from shrimp farm effluent entering Opunohu Bay, Moorea, French Polynesia, Marine Pollution Bulletin, 56 : 245-249. McKinnon, A.D., L.A. Trott, D.M. Alongi & A. Davidson. 2002. Water column production and nutrient characteristics in mangrove creeks receiving shrimp farm effluent. Aquaculture Research 33 : 55-73. Mente, E., G.J. Pierce, M.B .Santos & C Neofitou. 2006. Effect of feed and feeding in the culture of salmonids on the marine aquatic environment: a synthesis for European aquaculture. Aquaculture International, 14: 499 – 522. Pawar, V., O. Matsuda, T. Yamamoto, T. Hashimoto & Rajendran, N 2001. Spatial and temporal variations of sediment quality in and around fish cage farms: A case study of aquaculture in the Seto Inland Sea, Japan, Fisheries Science, 67: 619–627. Pearson, T.H. & S.O. Stanley. 1979. Comparative measurement of the redox potential of marine sediments as a rapid means of assessing the effect of organic pollution. Marine Biology 53 : 371-379. Rhoads, D. C. 1974. Organism-sediment relation. in : Oceanography and Marine Biology. Barnes H (eds ) . George Allen & Unwin Ltd. London. Sarà, G., Scilipoti, D., Mazzola, A. & Modica, A. 2004. Effects of fish farming waste to sedimentary and particulate organic matter in a southern Mediterranean area (Gulf of Castellammare, Sicily): a multiple stable isotope study (δ13C and δ15N). Aquaculture, 234, 199-213. Tacon, A.G.J., M.J. Phillips, U.C. Barg, 1995. Aquaculture feeds and the environment the Asian experience.Water Science and Technology 31 : 41 - 59 Thomas, Y., C. Courties, Y. El Helwe, A. Herbland & H. Lemonnier. 2010. Spatial and temporal extension of eutrophication associated with shrimp farm wastewater discharges in the New Caledonia lagoon. Marine Pollution Bulletin, 61 : 387-398. 430 - Semnaskan_UGM / Mudian Paena, dkk
Seminar Nasional Tahunan XI Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 30 Agustus 2014 Trott, L & D.M. Alongi. 2000, The impact of shrimp pond effluent on water quality and phytoplankton biomass in a tropical mangrove estuary. Marine Pollution Bulletin, 40: 947-951. Wu, R.S.S., K.S. Lam, D.W. Mackay, T.C. Lau & V. Yam. 1994. Impact of marine fish farming on water quality and bottom sediment: A case study in the sub-tropical environment. Marine Environmental Research, 38, 115-145.
Semnaskan_UGM / Poster Penyakit Ikan dan Kesehatan Lingkungan (pPK-05) - 431
