1. Nitrogen
Nitrogen merupakan salah satu unsur penting bagi pertumbuhan fitoplankton dan merupakan unsur utama pembentuk protein. Umumnya nitrogen
dalam perairan berada dalam bentuk gas N
2
, karena air permukaan secara terus menerus berhubungan dengan atmosfer yang mengandung 80 N
2
dari total gas Novonty dan Olem, 1994. Nitrogen bebas dalam air segera mengalami
perubahan menjadi ammonia, ammonium, nitrit, dan nitrat Wardoyo, 1981. Fitoplankton pada umumnya mensintesa protein mereka dari nitrat dan
ammonium. Beberapa kelas fitoplankton, seperti Dinophyceae, dapat memenuhi kebutuhannya akan nitrogen dengan memanfaatkan senyawa-senyawa nitrogen
organik yang larut dalam air laut, seperti asam-asam amino. Terdapat pula fitoplankton yang dapat memanfaatkan asam-asam amino hasil deaminasi bakteri
senyawa-senyawa nitrogen organik terlarut Libes, 1992 in Roshisati, 2002. Keberadaan fitoplankton juga ditentukan oleh rasio atom dari C, N dan P.
Rasio rerata C : N : P dalam fitoplankton laut adalah 106 : 16 : 1. Rasio ini disebut juga dengan Redfield Richard Ratio. Dasar rasio rerata molekul bahan organik
fitoplankton ditujunkan dari formula empirik C
106
H
2
O
106
NH
3 16
PO
4
yang diperoleh dari proses fotosintesis berikut Millero dan Sohn, 1992:
106CO
2
+ 122H
2
O + 16HNO
3
+ H
3
PO
4
↔ H
2
O
106
+ NH
3 16
+ H
3
PO
4
+ 138O
2
Senyawa nitrogen di dalam perairan dapat berupa nitrogen organik dan anorganik. Nitrogen anorganik di dalam perairan terdiri dari amonia NH
3
, amonium NH
4 +
, nitrit NO
2 -
, nitrat NO
3 -
, dan molekul nitrogen N
2
dalam bentuk gas. Nitrogen organik berupa : asam amino, protein, dan urea Effendi,
2003. Nitrogen harus mengalami fiksasi terlebih dahulu menjadi NH
3
, NH
4 +
, dan NO
3 -
kemudian dimanfaatkan oleh tumbuhan, meskipun beberapa organisme akuatik dapat memanfaatkan nitrogen dalam bentuk gas, akan tetapi sumber
utama nitrogen di perairan bukanlah dalam bentuk gas Effendi, 2003. Nitrat adalah bentuk nitrogen utama di perairan alami, dan merupakan
nutrien utama bagi pertumbuhan tanaman dan algae yang sifatnya mudah larut dan stabil. Nitrat dihasilkan dari proses oksidasi sempurna senyawa nitrogen di
perairan Effendi, 2003. Nitrat juga merupakan produk akhir dari proses oksidasi 15
biokimia perairan. Konsentrasi nitrat di suatu perairan dikontrol dalam proses nitrifikasi, Proses oksidasi senyawa ammonia dalam kondisi aerob oleh bakteri
autotrof disebut nitrifikasi. Dalam keadaan terdapat oksigen, unsur ammonia akan diubah oleh bakteri Nitrosomonas menjadi nitrit dan oleh bakteri Nitrobacter
menjadi nitrat Novonty dan Olem, 1994. Proses reaksi nitrifikasi adalah sebagai berikut Ruttner, 1965 :
2NH
3
+ 3O
2
as Nitrosomon
2NO
2 -
+ 2H
2
O 2NO
2 -
+ O
2
r Nitrobacte
2NO
3 -
Selain proses nitrifikasi, nitrat juga berasal dari limbah rumah tangga domestik, limbah pertanian yang berupa sisa pemupukan, limbah peternakan
yang merupakan sisa pakan, sisa pakan budidaya tambak, dan pengikatan nitrogen bebas dari udara oleh mikroorganisme serta aliran tanah yang masuk ke laut
Wardoyo, 1981. Secara termodinamika, nitrat merupakan senyawa nitrogen yang paling stabil. Di beberapa perairan, nitrat digambarkan sebagai senyawa
mikro nutrien pengontrol produktifitas primer di perairan permukaan daerah eufotik.
Nitrit NO
2 -
merupakan bentuk peralihan antara ammonia dan nitrat nitrifikasi dan antara nitrat dan gas nitrogen denitrifikasi, dimana pada saat
konsentrasi oksigen berkurang di kolom air maka proses denitrifikasi mengambil alih proses nitrifikasi Novonty dan Olem, 1994. Menurut Novonty dan Olem
1994 konsentrasi nitrit yang terakumulasi pada saat nitrifikasi sangat sedikit, dikarenakan pada saat reaksi terakhir, perubahan NO
2 -
menjadi NO
3 -
lebih cepat dibandingkan perubahan NH
4 +
menjadi NO
2 -
. Dari ketiga bentuk tersebut nitrit berada dalam keadaan labil, artinya nitrit merupakan bentuk sementara dalam
proses oksidasi antara ammonia dan nitrat Devlin, 1969. Nitrit biasanya ditemukan dalam jumlah sangat sedikit di perairan alami, kadarnya lebih kecil
daripada kadar nitrat karena sifatnya tidak stabil Novonty dan Olem, 1994. Keberadaan nitrit menggambarkan berlangsungnya proses biologis dari
perombakan bahan organik dengan kadar oksigen terlarut sangat rendah. Senyawa nitrit NO
2 -
yang terdapat di dalam air laut merupakan hasil reduksi senyawa nitrat NO
3 -
atau oksidasi amonia NH
4 +
oleh mikroorganisme. Distribusi 16
vertikal senyawa nitrit semakin tinggi sejalan dengan pertambahan kedalaman laut dan semakin rendahnya oksigen. Sedangkan distribusi horizontal kadar nitrit
semakin menuju ke arah pantai dan muara sungai kadarnya semakin tinggi. Ammonia NH
3
merupakan hasil pertama penguraian protein oleh mikroba ammonifikasi, ekskresi organisme, reduksi nitrit oleh bakteri, dan
pemupukan jika ada serta jumlahnya relatif rendah di perairan. Zat-zat organik yang bernitrogen secara berangsur-angsur akan terurai menjadi ammonia dan
selanjutnya menjadi nitrit kemudian dalam kondisi aerob menjadi nitrat Effendi, 2003. Ammonia di perairan merupakan petunjuk adanya penguraian bahan
organik, terutama protein. Ammonia-N yang terukur merupakan ammonia-N total NH
3
, NH
4 +
. Ammonia dalam bentuk tidak terioniasasi pH7 relatif lebih beracun terhadap ikan daripada dalam bentuk ammonium NH
4 +
. Daya racun amonia meningkat sebanding dengan meningkatnya pH dan kandungan CO
2
bebas. Bila pH turun ≤ 7, daya racun ammonia menurun pula Pescod, 1973.
Demikian pula dengan penurunan DO, daya racun ammonia akan meningkat. Sylvester 1958 in Wardoyo 1981 menyatakan bahwa kadar ammonia sebesar
1,0 mgl akan menghambat daya serap hemoglobin terhadap O
2
, ikan mati, atau mati lemas. Biasanya konsentrasi ammonia di laut adalah 0,1-5 µgl Parsons et
al. , 1984.
2. Fosfor
Kategori