VI. INDIKATOR BIOLOGIK KUALITAS AIR
A. Indikator Biologik Indikator biologik adalah kelompok atau komunitas organisme yang dekat kekerabatannya dan keberadaan atau tingkah-lakunya kemungkinan berkorelasi sangat erat dengan kondisi lingkungan tertentu yang dapat digunakaan sebagai petunjuk atau uji kuantitatif (Ellenberg 1975 dalam Ellenberg 1991). Pengertian indikator biologik lainnya adalah seperti yang dinyatakan oleh Stocker dalam Ellenberg (1991) yaitu obyek biologik, ruang dan ekosistem yang memberikan indikasi biologik. Indikator biologik yang ideal yaitu telah teridentifikasi, pengambilan contohnya mudah dilakukan secara kuantitatif, terdistribusi secara kosmopolitan, data autekologiknya melimpah, bernilai ekonomik atau pengganggu, mudah mengakumulasi pencemar, mullah dibudidayakan secara laboratorik serta variabilitas genetik dan relungnya rendah (Ellenberg 1991). Berbagai tanggapan tekanan (stress) dapat diukur dalam sistem biologik yang terpapar berbagai jenis dan tingkat pencemar. Indikator biologik dapat berkisar antara tanggapan biomolekuler atau biokimia hingga tanggapan tingkat populasi dan komunitas. Dalam air sungai yang sehat alami terdapat siklus biodinamik yang menghasilkan suatu keseimbangan hidup tumbuhan dan hewan. Adanya pengotoran dan pencemaran lingkungan dapat mengubah siklus tersebut, tetapi karena karakteristik fisik, kimia, dan lingkungan sungai sangat bervariasi, maka pengukuran atau pengujian yang dilakukan tidak dapat memperkirakan secara akurat pengaruh pencemar yang masuk ke dalam sungai. Berdasarkan hasil-hasil penelitian yang ada, Patrick (1950) dalam Nemerow (1985) merekomendasikan tujuh kelompok taksonomik organisme yang dapat digunakan sebagai tolok ukur biologik kondisi sungai, yaitu: (1) alga biru hijau, beberapa alga hijau, beberapa rotifera; (2) oligochaeta, lintah, siput; (3) protozoa; (4) diatom, alga merah dan sebagian besar alga hijau; (5) semua jenis rotifera kecuali yang termasuk dalam nomor (1) ditambah kerang, cacing,
Universitas Gadjah Mada
dan beberapa siput; (6) semua jenis insekta dan crustacea; dan (7) semua jenis ikan. Menurut Wilhm (1975) dalam Tandjung (1997) terdapat lima kelompok utama indikator biologik
ekosistem
perairan
yaitu:
(1)
alga,
(2)
bakteri,
(3)
protozoa,
(4)
makroinvertebrata dan (5) ikan. Walaupun kelima kelompok organisme tersebut dapat digunakan sebagai indikator biologik perairan, tetapi indikator biologik sebaiknya dipilih dari kelompok organisme yang jumlahnya cukup melimpah dalam ekosistem, dan dapat menunjukkan reaksi spesifik terhadap lingkungan. Berdasarkan pertimbangan tersebut, Ellenberg (1991) membedakan indikator biologik ekosistem sungai menjadi dua kelompok yaitu: 1.
Indikator yang sangat baik, terdiri atas tumbuhan yang hidup dalam air, perifiton, jamur dan bakteri.
2.
Indikator yang baik, terdiri atas alga hijau (Chlorophyceae), fitoplankton dan zoobenthos.
Menurut Tandjung (1997) alga merupakan indikator pencemaran air yang baik karena: (1) berbagai jenis alga mampu tumbuh pada habitat yang tercemar; (2) mudah diambil sebagai sampel; dan (3) mudah diidentifikasi.
B. Penggunaan Organisme Air sebagai Indikator Biologik B.1. Plankton sebagai indikator biologik Plankton terdiri dari seluruh organisme perairan yang bergerak pasif atau yang daya geraknya tidak cukup untuk memungkinkan organisme tersebut bergerak melawan gerakan arus massa air (Barnes dan Mann 1982). Plankton terdiri dari tumbuhan, hewan, jamur dan bakteri yang berukuran kecil. Berdasarkan fungsinya dalam ekosistem plankton dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu: fitoplankton (produsen), zooplankton (konsumen) dan saproplankton (pengurai) (Ismail dan Mohamad 1992). Palmer (1959) dalam Shubert (1984) menyatakan bahwa komunitas alga dapat digunakan sebagai indikator air bersih atau tercemar. Palmer (1969) mempublikasikan bahwa suatu nilai gabungan organisme seperti Euglena, Oscillatoria, Chlamydomonas, Scenedesmus, Chlorella, Stigeoclonium, Nitzschia dan Navicula merupakan kelompok organisme
Universitas Gadjah Mada
yang dapat digunakan untuk menunjukkan bahwa suatu perairan telah tercemar. Kelompok organisme lain seperti Lemanea, Stigeoclonium dan jenis-jenis tertentu Micrasterias, Staurastrum, Pinnularia, Meridion dan Surirella dapat menunjukkan bahwa suatu sampel berasal dari badan air yang bersih. Guna menilai kualitas air sungai berdasarkan komunitas plankton antara lain dapat digunakan rumus Indeks Diversitas (Simpson 1949 atau Shannon-Wiener 1949), Indeks Saprobik (Dresscher dan Mark 1976) atau Indeks Pencemaran Biologik. Indeks Diversitas (Simpson 1949 dalam Odum 1996): = E (pi)2 = indeks diversitas pi = cacah individu suatu species dibagi cacah total individu seluruh species Tabel 6.1. Kualitas Linakunaan Perairan Berdasarkan Indeks Diversitas Plankton Kriteria Tolokukur Indeks Diversitas (Simpson 1949)
Sangat Baik
Sangat Jelek
Jelek
Sedang
Baik
≤ 0,07
0,08-0,15
0,16-0,23
0,24-0,31
0,32
(Sumber: Fandeli 1992)
Indeks Diversitas (Shannon-Wiener 1949 dalam Odum 1996): H = - pi 2log pi
H = indeks diversitas pi = cacah individu suatu species dibagi total individu seluruh species
Universitas Gadjah Mada
Tabel 6.2. Klasifikasi Derajad Pencemaran Perairan Berdasarkan Indeks Diversitas Plankton Tolokukur Indeks Diversitas (Shanon-Wiener 1949)
Belum Tercemar > 2,0
Derajat Pencemaran Tercemar Tercemar Ringan Sedang 1,6-2,0
Tercemar Berat <1,0
1,0-1,5
(Sumber: Lee et al. 1978) Berdasarkan pengalaman empirik dalam berbagai Studi AMDAL dan penelitian lingkungan perairan yang pernah dilakukan di berbagai lokasi dengan berbagai kondisi perairan, Probosunu (1999) membuat kriteria kualitas lingkungan perairan berdasarkan indeks diversitas plankton Shanon-Wiener seperti terlihat pada Tabel 6.3.
Tabel 6.3. Kualitas Lingkungan Perairan Berdasarkan Indeks Diversitas Plankton Kriteria Tolokukur Indeks Diversitas (ShanonWiener 1949)
Sangat Jelek
Jelek
Sedang
Baik
Sangat Baik
≤ 0,80
0,81-1,60
1,61-2,40
2,41-3,20
3,21
Indeks Saprobik (Dresscher dan Mark 1976): + 3.0 - α - 3P IS = P+α++O
IS = indeks saprobik P = cacah species organisme polisaprobik α = cacah species organisme α - mesosaprobik = cacah species organisme - mesosaprobik O = cacah species organisme oligosaprobik
Universitas Gadjah Mada
Tabel 6.4. Klasifikasi Derajad Pencemaran Perairan berdasarkan Indeks Saprobik Indeks Saprobik
Tingkat Saprobik
Derajad Pencemaran
3,5-4,0 2,5-3,5 1,5-2,5 0,5-1,5
polisaprobik α - mesosaprobik - mesosaprobik oligosaprobik
Pencemaran Sangat Berat Pencemaran Berat Pencemaran Sedang Belum tercemar (Sumber: Mason 1981)
Indeks Pencemaran Biologik (IPB): Indeks pencemaran biologik (biological indices of pollution) dihitung dengan rumus berikut: B IPB =
X 100 A+B
B = mikroorganisme berklorofil A = mikroorganisme tanpa klorofil
Tabel 6.5. Kualitas Air Berdasarkan Nilai Indeks Pencemaran Biologik Nilai IPB
Kualitas Air
0-8 9-20 21-60 61-100
Bersih, jernih Tercemar ringan Tercemar sedang Tercemar berat (Sumber: Tandjung 1997)
B.2. Bentos sebagai indikator biologik Bentos meliputi organisme, khususnya hewan yang hidup atau aktif di dasar perairan. Organisme yang bersifat bentonik dapat berupa cacing Oligochaeta, Nematoda, dan Turbellaria, Mollusca (Gastropoda dan Bivalvia), Crustacea, dan larva Insecta. Hellawell (1978) dalam James dan Evison (1979) menyarankan penggunaan makroinvertebrata atau makrozoobentos air sebagai indikator biologik kualitas air. Guna menilai kualitas air sungai berdasarkan
Universitas Gadjah Mada
komunitas bentos, khususnya makrozoobentos, antara lain dapat digunakan rumus Indeks Diversitas (Simpson 1949 atau Shannon-Wiener 1949), Indeks Saprobik (Dresscher dan Mark 1976), Nilai Indeks Biotik (Orton et al. atau Indeks Biotik Famili (Hilsenhoff 1988):
Nilai Indeks Biotik (Orton et al, ....): Nilai Indeks Biotik diperoleh dengan cara: 1.
Cacahkan hewan yang ditemukan dengan tabel angka indeks (tinggalkan yang tidak ada angkanya) (lihat Tabel 6.6).
2.
Cari angka total per sampel.
3.
Hitung nilai rata-rata dengan membagi nilai total dengan jumlah jenis hewan yang digunakan (yang ada angkanya).
Nilai Indeks Biotik berkisar antara 0 (tidak ada kehidupan) dan 10 (sungai sangat bersih); makin tinggi indeks, makin rendah tingkat pencemaran air.
Tabel 6.6. Nilai Indeks Biotik No. Nama Hewan
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.
Nilai No. Nama Hewan
Belatung ekor tikus 3 Cacing biasa 1 Cacing pipih 4 Kerang kacang 3 Kijing 6 Larva lamuk sejati 2 Larva lalat Alder 4 Larva lalat hitam 5 Larva pita-pita berumah 7 Larva pita-pita tak berumah 5 Limpet air tawar 8 Lintah 3 Kutu babi air 3 Kalajengking air 5 Kepik perenang punggung 5
Nilai
16. Kumbang air 17. Larva lalat jangkung 18. Nimfa lalat sehari penggali 19. Nimfa lalat sehari pipih 20. Nimfa lalat sehari perenang 21. Nimfa capung 22. Peluncur air 23. Nimfa sibar-sibar lain 24. Nimfa lalat batu 25. Siput 26. Tungau air 27. Uir-uir kecil 28. Udang air tawar 29. Udang karang air tawar
5 5 10 10 6 8 5 6 10 3 4 5 6 10
(Sumber: Orton et al. ....)
Universitas Gadjah Mada
Indeks Biotik Famili (Hilsenhoff 1988 dalam Hauer dan Lamberti 1996):
A Ordo/famili
B Cacah Individu
C Angka Biotik
D Total
.1
...................
....................
...............
.............
.2
...................
....................
...............
.............
.3
...................
....................
...............
.............
.4
...................
....................
...............
.............
.5
...................
....................
...............
.............
Indeks Biotik Famili = total kolom D dibagi dengan total kolom B = .............
Nilai Indeks Biotik Famili diperoleh dengan cars sebagai berikut:
Indeks Biotik Famili = 1/N ni ti ni : cacah individu tiap family ti : nilai toleransi famili N : total individu dalam sampel
Universitas Gadjah Mada
Tabel 6.7. Nilai Toleransi Famili Makrozoobentos atau Makroinvertebrata (Hilsenhoff 1988, * Lenat 1993, dan ** Bode 1988) Plecoptera Capniidae Chloroperlidae Leutridae Nemouridae Perlidae Perlodidae Pteronarcyidae Taeniopterygidae Ephemeroptera Baetidae Baetiscidae Caenidae Ephemerellidae Ephemeridae Heptageni idae Leptophlebiidae Metretopodidae Oligoneuridae Polymitarcyidae Potomanthidae Siphlonuridae Trichorythidae Odonata Aeshnidae Calopterygidae Coenagrionidae Cordulegastridae Corduliidae Gomphidae Lestidae Libellulidae Macromi idae Trichoptera Brachycentridae
1 1 0 2 1 2 0 2
Cal amocerati dae * Glossosomatidae Helicopsychidae Hydropsychidae Hydroptilidae Lepidostomatidae Leptoceridae Limnephilidae Molannidae Odontoceridae Philpotamidae Phryganeidae Polycentropodida e Psychomyiidae Rhyacophilidae Sericostomatidae Uenoidae
4 3 7 1 4 4 2 2 2 2 4
Megaloptera Corydalid ae Sialidae
7 4
Lepidoptera Pyralidae
3 5 9 3 5 1 9 9 3 1
Coleoptera Dryopidae Elm i dae Psephenidae Diptera Anthericidae Blepharoceridae Ceratopogonidae Chironomidae merah-darah Chironomidae lainnya
3 0 3 4 4 1 4 4 6 0 3 4 6 2 0 3 3
0 4
5
5 4 4
2 0 6
Dolochopodidae Empididae Ephydridae Psychodidae Simuliidae Muscidae Syrphidae Tabanidae Tipulidae Amphipoda ** Gammaridae Talitridae
4 6 6 1 0 6 6 1 0 6 3 4 8
Isopoda ** Asellidae
8
Acariformes ** Decapoda **
4 6
Mollusca ** Lymnaeidae
6
Physidae Sphaeridae
8 8
Oligochaeta **
8
Hirudinea ** BdelIidae Turbellaria ** Platyhelminthidae
10
4
8 6
(Sumber: Hauer dan Lamberti 1996)
Universitas Gadjah Mada
Tabel 6.8. Kualitas Air Berdasarkan Nilai Indeks Biotik Famili Kualitas air Istimewa Sangat Baik Baik Sedang Agak Jelek Jelek Sangat Jelek
Indeks Biotik Famili 0,00 - 3,75 3,76 - 4,25 4,26 - 5,00 5,01 - 5,75 5,76- 6,50 6,51 - 7,25 7,26 - 10,00
(Sumber: Hauer dan Lamberti 1996)
Perbandingan Nematoda dan Copepoda : Perbandingan Nematoda (makrozoobentos) dan Copepoda (zooplankton) diperoleh dengan cars membagi populasi Nematoda (individu/liter) dengan populasi Copepoda (individu/liter). Penilaian kualitas air berdasarkan perbandingan Nematoda dan Copepoda dapat dilihat pada Tabel 6.9.
Tabel 6.9. Kualitas Air Berdasarkan Perbandingan Nematoda dan Copepoda Perbandingan Nematoda dan Copepoda 1000 100 10 1
Kualitas Air Tercemar sangat berat Tercemar berat Tercemar ringan Kondisi ini umumnya hanya terdapat di taut (Sumber: Hadisusanto 1998)
B.3. Nekton (ikan) sebagai indikator biologik Beberapa puluh tahun terakhir populasi ikan alami diakui sebagai indikator kualitas air. Restorasi Sungai Thames di Inggris ditandai dengan kembali atau pulihnya populasi ikan secara dramatik selama beberapa tahun, dan banyak catatan menyebutkan ikan salmon kembali terlihat di sungai tersebut. Restorasi populasi ikan oleh pemerintah setempat digunakan untuk menunjukkan kepada
Universitas Gadjah Mada
masyarakat bahwa hal tersebut merupakan indikasi telah terjadi perbaikan atau peningkatan kualitas air sungai (James dan Evison 1979). Salah satu keuntungan menggunakan ikan sebagai indikator biologik kondisi lingkungan perairan yaitu informasi tentang pengaruh lingkungan terhadap ikan sudah cukup banyak terpublikasi. Disamping dapat menggunakan tolok ukur populasi ikan, penilaian kualitas perairan sungai juga dapat dilakukan dengan menggunakan status nutrisi ikan (NVC = Nutrition Value Coefficient) yang diperoleh dengan rumus sebagai berikut Lucky (1977): berat (g) x 100 Status nutrisi (NVC) = { panjang (cm) }3
Batas status nutrisi yaitu 1,7; jika status nutrisi 1,7, berarti perairan tempat hidup ikan yang diukur masih baik atau dapat juga dikatakan air tersebut belum tercemar. Penilaian kualitas air berdasarkan status nutrisi ikan selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 6.10. Catatan: batas status nutrisi (= 1,7) hanya berlaku bagi ikan yang berbentuk bulat-pipih seperti karper (Cyprinus sp.) dan tawes (Puntius sp.) serta tidak berlaku bagi ikan yang berbentuk lain seperti lele (Clarias sp.), belut (Monopterus sp.) dan ikan pari (Dasyatis sp.).
Tabel 6.10. Kualitas Air Berdasarkan Status Nutrisi Ikan Status Nutrisi > 1,70 1,30-1,69 0,90-1,29 0,50-0,89 < 0,49
Kualitas Air Bersih Kurang bersih, terkontaminasi Sedang Tercemar Tercemar Berat (Sumber: Tandjung, 1997)
Universitas Gadjah Mada
B.4. Makrofita air sebagai indikator biologik Tumbuhan atau flora makroskopik atau makrofita air secara umum dapat dibedakan menjadi: (1) Tumbuhan air yang berakar di dasar tetapi sebagian besar batang dan daunnya berada di luar atau di atas permukaan air, contoh: gelagah (Pharagmites karka), genjer (Limnocharis flava) dan mendong (Scirpus littoralis). (2) Tumbuhan air yang akarnya di dasar dan hanya daunnya saja yang berada di permukaan air, contoh: teratai (Nymphaea sp.). (3) Tumbuhan air yang terapung di permukaan dan akarnya yang menjuntai ke bawah, contoh: eceng gondok (Eichhornia crassipes), kiambang (Salvinia natans), mata lele (Azolla pinata) dan kayu apu (Pistia stratiotes). (4) Tumbuhan air yang seluruh bagian tubuhnya terendam air, contoh: ganggang (Hydrilla verticillata). Disamping berfungsi sebagai sumber makanan berbagai organisme air, makrofita air juga menjadi substrat penting guna pelekatan alga epifit serta berbagai jenis hewan. Bagi beberapa jenis hewan, makrofita air juga menyediakan tempat bergantung, bersembunyi dan istirahat. Makrofita air juga berfungsi sebagai penahan arus serta penangkap sedimen sehingga dapat menstabilkan sedimen dasar dan memperbaiki kejernihan air. Makrofita air mempunyai kemampuan menyerap nutrien anorganik dan bahan pencemar beracun yang terdapat dalam air. Kualitas air sungai dapat dinilai berdasarkan komunitas makrofita air antara lain dengan menggunakan rumus Indeks Diversitas (Simpson 1949) atau Potensi Pemanfaatannya (lihat Tabel 6.11). Tabel 6.11. Kualitas Lingkungan Perairan Berdasarkan Indeks Diversitas dan Potensi Pemanfaatan Makrofita Air Kriteria Tolokukur Indeks Diversitas (Simpson 1949) Potensi Pemanfaatan
Sangat Jelek
Jelek
Sedang
Baik
Sangat Baik
≤ 0,17
0,18-0,35
0,36-0,53
0,54-0,71
0,72
Kecil sekali
Kecil
Cukup
Besar
Besar sekali
(Sumber: Fandeli 1992)
Universitas Gadjah Mada
B.5. Bakteri coil sebagai indikator biologik Kehadiran bakteri coil daiam sampel air identik dengan adanya bakteri patogen. Secara umum kelompok bakteri coil ada dua macam: 1.
Bakteri coil tinja atau fekal, contoh: Escherrichia
2.
Bakteri coil nonfekal, contoh: Aerobacterdan Klebsiella Kehadiran bakteri coil dalam sampel air menunjukkan adanya pencemaran yang
berasal dari kotoran manusia atau hewan, dan kemungkinan adanya mikroorganisme patogen seperti bakteri angggota Genera Shigella, Salmonella, atau Vibrio, serta entero-, rota, dan reovirus, yang dapat menyebabkan berbagai penyakit pada manusia mulai dari diare, tifus, kolera, penyakit pernafasan, meningitis, dan polio (Pepper dkk. 1996). Kualitas sanitasi air dan kegunaannya sebagai sumber air minum serta untuk aktivitas rekreasi, seperti berenang, berperahu, dan memancing ikan dapat dievaluasi berdasarkan kandungan bakteri coliform tinja (Mau dan Pope 1999). Kriteria penilaian kualitas air berdasarkan jumlah bakteri coil per 100 ml dapat dilihat pada Tabel 6.12.
Tabel 6.12. Kualitas Air Berdasarkan Jumlah Bakteri Coli per 100 ml Jumlah Bakteri Coli per 100 ml < 1 (=0) 1-2 3-10 10
Kualitas Air Sangat memuaskan Memuaskan Diragukan Jelek (Sumber: Tandjung, 1997)
Universitas Gadjah Mada
