9
Kematian massal ikan yang sering terjadi di KJA disebabkan oleh terjadinya perubahan ekosistem lingkungan secara mendadak karena umbalan Azwar et al.
2004. Hal ini disebabkan karena massa air di lapisan bawah kadar oksigennya rendah yang diakibatkan oleh tingginya pembusukan bahan organik, tingginya NH
3
–N, H
2
S, dan gas methan. Ketiga senyawa terakhir ini bersifat toksik bagi ikan, sedangkan
ketersediaan oksigen sangat penting dalam mempertahankan kehidupan ikan. Pada umumnya di luar negeri proses umbalan ini sangat menguntungkan
karena status trofik danau atau waduk mereka masih tergolong oligotrofik atau mesotrofik, sehingga nutrien yang di dasar akan ke atas maka fitoplankton akan dapat
berkembang biak sehingga produktivitas primer atau sekunder akan naik. Berbeda halnya di Indonesia, proses umbalan menghasilkan kematian massal bagi ikan-ikan
budidaya yang berada dalam keramba jaring apung KJA. Hal ini terjadi akibat perairan Indonesia bersifat eutrofik yang pada lapisan bawah anaerob mengandung
senyawa beracun hasil dari dekomposisi. Hasil dekomposisi tersebut akan terangkat kepermukaan dan menyebabkan kekurangan oksigen pada seluruh badan air, sehingga
biota perairan tidak dapat beradaptasi pada kondisi tersebut dan terjadilah kematian massal ikan Nugroho 2009.
2.4 Oksigen Terlarut Dissolved Oxygen
Oksigen terlarut dissolved oxygen merupakan dasar untuk kehidupan tanaman dan hewan dalam air. Kehidupan makhluk hidup di dalam air tersebut
tergantung dari kemampuan air untuk mempertahankan kosentrasi oksigen minimum yang dibutuhkan untuk kehidupannya Fardiaz in Octaviany 2005.
2.4.1 Sumber oksigen dalam perairan
Sumber oksigen terlarut utama dalam perairan adalah proses fotosintesis dan secara difusi langsung dari atmosfer dengan kecepatan terbatas Welch 1952.
Menurut Welch 1952 terdapat dua cara absorpsi oksigen dari atmosfer ke dalam air, yaitu difusi langsung pada permukaan dan melalui agitasi pada permukaan air, seperti
akibat gelombang, air terjun, dan turbulensi akibat terbentur penghalang. Namun difusi langsung dari udara melalui lapisan permukaan dan kedalam perairan
cenderung lambat dan relatif tidak efektif dalam menyediakan oksigen ke dalam air walaupun dapat berlangsung selama 24 jam.
10
Laju transfer oksigen tergantung pada kosentrasi oksigen terlarut di lapisan permukaan, konsentrasi saturasi oksigen, dan bervariasi sesuai kecepatan angin
Sellers dan Markland 1987. Transfer oksigen dari udara ke perairan melalui proses difusi dan penghilangan oksigen dari perairan ke udara akan terus terjadi jika kondisi
jenuh belum tercapai Effendi 2003. Difusi oksigen dalam atmosfer ke perairan
berlangsung relatif lambat meskipun terjadi pergolakan massa air. Oleh karena itu, sumber utama oksigen masuk ke dalam perairan waduk atau danau berasal dari
proses fotosintesis Schmittou 1991 in Widiyastuti 2004. Perairan tergenang biasanya memiliki stratifikasi secara vertikal yang
diakibatkan oleh perbedaan intensitas cahaya dan perbedaan suhu secara vertikal pada kolom air. Intensitas cahaya yang masuk ke dalam kolom air semakin berkurang
dengan bertambahnya kedalaman. Bila dibagi berdasarkan ada tidaknya cahaya pada suatu lapisan perairan, maka ada dua kelompok lapisan, yaitu lapisan fotik eufotik,
kompensasi, dan disfotik dan lapisan afotik Effendi 2003. Berdasarkan perbedaan intensitas cahaya yang masuk kedalam perairan,
stratifikasi vertikal kolom air pada perairan tergenang dikelompokkan menjadi: 1.
Lapisan eufotik, yaitu lapisan yang masih mendapat cukup matahari. Pada lapisan ini oksigen yang dihasilkan dari proses fotosintesis lebih besar daripada oksigen
yang digunakan untuk respirasi. 2. Lapisan kompensasi, yaitu lapisan dengan intensitas cahaya tinggal 1 dari
intensitas cahaya permukaan atau dicirikan oleh hasil fotosintesis yang sama dengan respirasi.
3. Lapisan profundal, yaitu lapisan di sebelah bawah lapisan kompensasi dengan intensitas cahaya sangat kecil disfotik atau sudah tidak ada lagi cahaya afotik.
Berdasarkan perbedaan panas dalam bentuk perbedaan suhu pada setiap kedalaman, stratifikasi vertikal kolom air pada perairan tergenang dikelompokkan
menjadi : 1. Epilimnion, yaitu lapisan sebelah atas perairan yang hangat, perubahan suhu
secara vertikal sangat kecil, seluruh massa air pada ini mengalami pencampuran dengan baik, karena daya angin dan gelombang.
2. Metalimniontermoklin, yaitu lapisan di bawah epilimnion, pada mintakat ini setiap penambahan kedalaman 1 meter terjadi penurunan suhu sekurang-
kurangnya 1 C.
11
3. Hipolimnon, yaitu lapisan di bawah metalimnion, lebih dingin, perbedaan suhu secara vertikal relatif kecil.
Massa air bersifat stagnan, tidak mengalami pencampuran, dan memiliki air yang lebih besar.
Selanjutnya dijelaskan bahwa lapisan yang terbentuk pada stratifikasi vertikal kolom air berdasarkan intensitas cahaya eufotik, kompensasi, afotik kadangkala
berada pada posisi yang sama dengan lapisan-lapisan yang terbentuk akibat perbedaan panas epilimnion, metalimniontermoklin, dan hipolimnion. Lapisan
eufotik merupakan lapisan epilimnion, adalah lapisan yang paling produktif karena mendapat pasokan cahaya matahari yang cukup sehingga proses fotosintesis
berlangsung optimum Effendi 2003. Pada waduk yang memiliki kecerahan sangat tinggi, produksi oksigen oleh
fitoplankton dapat terjadi di epilimnion sampai metalimnion bahkan hipolimnion yang masih mendapat bagian cahaya Kimmel et al. 1990 in Octviany 2005. Distribusi
horizontal oksigen di hipolimnion dimodifikasi oleh turbulensi vertikal, perpindahan secara horizontal, dan aliran air yang bergerak sebagai arus densitas di lapisan bawah
underflow Wetzel 2001. Perambatan oksigen juga dapat terjadi dari lapisan atas pada kondisi air yang tenang.
Selain melalui transfer oksigen dari udara dan proses fotosintesis, oksigen juga dapat masuk ke perairan karena terbawa oleh aliran yang masuk ke dalam badan
perairan inflow. Inflow masuk dan bergerak ke waduk, airnya akan mengalir menuju lapisan yang memiliki densitas yang hampir sama dengan densitasnya.
Perbedaan densitas air di waduk lebih banyak disebabkan oleh suhu. Jika densitas inflow lebih kecil daripada densitas air permukaan waduk P
in
, inflow akan berada di atas overflow.
Jika densitas inflow lebih besar daripada densitas air permukaaan waduk P
in
P, inflow akan berada di bawah underflow, sedangkan jika densitas inflow lebih besar dari densitas lapisan epilimnion tapi lebih kecil dari
densitas lapisan hipolimnion P
1
P
in
P
2
, inflow akan berada lapisan tengah interflow Wetzel 2001.
2.4.2. Faktor yang mempengaruhi distribusi oksigen terlarut dalam perairan
Faktor yang mempengaruhi distribusi oksigen terlarut di perairan waduk menurut Cole dan Hanan 1990 yaitu :
12
1. Suhu. Kelarutan oksigen semakin meningkat dengan menurunnya suhu, sehingga
selama terjadi stratifikasi saat musim panas, lapisan perairan dalam waduk memiliki konsentrasi oksigen terlarut lebih tinggi daripada lapisan yang lebih
hangat. Kondisi ini dapat digambarkan seperti distribusi vertikal oksigen tipe orthograde Goldman dan Horne 1983, yang umum terjadi pada perairan
oligotrofik. 2. Arus. Zona riverine waduk menerima air dari sungai induk, yang mempengaruhi
distribusi dan konsentrasi oksigen terlarut dalam semua zona baik di epilimnion, metalimnion, dan hipolimnion.
3. Morfologi. Dua danau yang memiliki persamaan zona trofogenik dan laju
produktivitas primer, namun memiliki volume hipolimnion yang berbeda, akan memiliki konsentrasi oksigen terlarut yang berbeda pula Wetzel 2001. Hal yang
sama terjadi di waduk dimana terdapat hubungan antara konsentrasi oksigen terlarut di hipolimnion dan volume hipolimnion perairan waduk.
4. Masukan allochtonous dari luar perairan yang dapat berasal dari sungai induk. 5. Fotosintesis dan respirasi
6. Angin
2.4.3 Penurunan kandungan oksigen dalam perairan
Penyebab utama terjadinya penurunan kandungan oksigen dalam air menurut Welch 1952 adalah:
1. Respirasi organisme dalam air, baik hewan maupun tumbuhan yang berlangsung sepanjang hari.
2. Oksigen terlarut digunakan untuk dekomposisi bahan organik yang terlarut dan terakumulasi di dasar perairan. Penurunan oksigen terlarut akibat dekomposisi
bergantung pada jumlah dan distribusi bahan organik yang terakumulasi, temperatur air, dan volume air di lapisan hipolimnion
3. Reduksi oleh gas lain 4. Pelepasan oksigen terlarut secara otomatis dari lapisan epilimnion mendekati
musim panas. Air yang dingin dapat menampung oksigen terlarut lebih banyak sebelum mencapai saturasi.
5. Inflow dari tanah. Air tanah bisanya mengandung oksigen sangat rendah,
seringkali tidak ada sama sekali. Bila masuk ke lapisan epilimnion tidak akan
13
berdampak nyata karena cenderung akan teraerasi, namun bila air tanah ini masuk ke bawah lapisan termoklin, akan menyebabkan peningkatan isi lapisan rendah
oksigen di hipolimnion. 6. Keberadaan besi. Pada danau yang mengandung besi, oksidasi senyawa besi yang
terlarut menjadi penyebab penting dalam penurunan oksigen terlarut. Proses respirasi berlangsung di seluruh lapisan perairan, sehingga pada
lapisan eufotik dimana fotosintesis berjalan sangat baik, kadar oksigen cenderung lebih melimpah dipermukaan dibandingkan lapisan di bawahnya. Titik kedalaman
dimana terjadinya konsumsi oksigen respirasi dan dekomposisi sama dengan produksi hasil proses fotosintesis disebut kedalaman kompensasi.
Pada siang hari ketika matahari bersinar terang, pelepasan oksigen oleh proses fotosintesis yang berlangsung intensif pada lapisan eufotik perairan lebih besar
daripada oksigen yang dikonsumsi oleh respirasi. Pada malam hari fotosintesis berhenti tetapi respirasi terus berlangsung.
Pola perubahan kadar oksigen ini mengakibatkan terjadinya fluktuasi harian oksigen di lapisan eufotik perairan. Kadar
oksigen maksimum terjadi pada sore hari dan minimum pada pagi hari Effendi 2003. Kadar oksigen terlarut berfluktuasi secara harian dan musiman bergantung
pada pencampuran mixing dan pergerakan turbulence massa air, aktivitas fotosintesis, evaporasi, dan limbah yang masuk ke dalam perairan Effendi 2003.
2.4.4 Distribusi vertikal oksigen dalam perairan
Kadar oksigen terlarut di perairan dapat mencapai dasar terutama bila terjadi sirkulasi air dari atas sampai dasar. Pada keadaan air yang stagnan dapat terjadi
stratifikasi oksigen. Kandungan oksigen terlarut menurun seiring dengan
bertambahnya kedalaman. Hal ini berhubungan dengan penurunan pasokan yang berasal dari proses difusi dari udara dan fotosintesis.
Kemampuan difusi oksigen dari udara ke dalam air sangat mempengaruhi kadar oksigen di perairan. Semakin dalam titik pengamatan pada suatu badan air
waduk, maka pengaruh difusi yang terjadi di permukaan perairan, berupa oksigen yang merambat pada titik tersebut semakin kecil. Disamping itu, kebutuhan untuk
pembusukan organik karbon dan proses nitrifikasi meningkat Harsono et al. 2001. Distribusi oksigen ke dalam kolom perairan lambat kecuali jika terjadi turbulensi kuat.
14
Tipe distribusi oksigen terlarut dalam suatu perairan secara vertikal menurut Goldman dan Horne 1983 Gambar 1 adalah :
1. Tipe orthograde : Terjadi pada danau yang tidak produktif oligotrofik atau danau yang miskin unsur hara dan bahan organik.
Konsentrasi oksigen semakin meningkat dengan bertambahnya kedalaman perairan. Peningkatan oksigen pada
kondisi ini lebih diakibatkan oleh penurunan suhu dengan bertambahnya kedalaman.
2. Tipe clinograde : Terjadi pada suhu yang produktif eutrofik atau danau yang kaya unsur hara dan bahan organik. Konsentrasi oksigen semakin menurun dengan
bertambahnya kedalaman. 3. Tipe heterograde positif dan negatif : Pada tipe ini terlihat bahwa fotosintesis
dominan terjadi di atas lapisan termoklin dan akan meningkatkan oksigen di bagian atas lapisan metalimnion.
4. Tipe anomali : Tipe ini terjadi pada aliran yang deras, dingin, kaya oksigen dan membentuk sebuah lapisan yang mempunyai ciri-ciri tersendiri.
Gambar 1. Tipe distribusi oksigen terlarut secara vertikal di danauwaduk berdasarkan kedalaman; a. orthograde, b. clinograde, c. heterograde,
d. anomali Goldman dan Horne 1983.
2.5. Bahan Organik di Perairan
