Faktor Fisika, Kimia, dan Biologi

2.4. Faktor Fisika, Kimia, dan Biologi

Sifat fisika-kimia perairan sangat penting dalam ekologi. Oleh karena itu selain melakukan pengamatan terhadap faktor biotik, seperti makrozoobentos, perlu juga dilakukan pengamatan faktor-faktor abiotik fisika- kimia perairan, karena antara faktor abiotik dan biotik saling berinteraksi Nybakken 1992. Menurut Barus 2004, dengan mempelajari aspek saling ketergantungan antara organisme dengan faktor-faktor abiotiknya maka akan diperoleh gambaran tentang kondisi dan kualitas perairan. Faktor abiotik fisika-kimia perairan yang mempengaruhi komunitas bentos antara lain:

2.4.1. Kecepatan Arus

Kecepatan aliran sungai dipengaruhi oleh lebar dan kedalamann sungai. Sungai yang dalam dan lebar memiliki kecepatan aliran yang lebih besar Rahayu, 2009. Kecepatan arus juga dipengaruhi oleh perbedaan ketinggian antara bagian hilir dan hulu topografi badan air, dimana semakin tinggi perbedaan ketinggian elevasi tersebut maka arus semakin kuat. Kecepatan arus akan mempengaruhi komposisi substrat dasar sedimen dan juga akan mempengaruhi aktifitas makrozoobentos yang ada. Pada perairan lotik arus mempunyai peranan yang sangat pernting. Umumnya kecepatan arus berkisar pada nagka 3 mdet. Meskipun demikian sangat sulit untuk membuat suatu batasan mengenai kecepatan arus, karena kecepatan arus di suatu ekosistem air sangat berfluktuasi dari waktu ke waktu tergantung dari fluktuasi debit dan aliran air dan kondisi substrat yang ada. Pada musim penghujan misalnya akan meningkatkan debit air dan sekaligus mempengaruhi kecepatan arus. Adanya berbagai substrat pada dasar perairan menyebabkan kecepatan arus akan bervariasi. Pada alur sungai yang lurus arus tercepat berada pada bagian tengah sungai. Hal ini sesuai dengan hukum fisika mengenai gesekan friction yang menyatakan bahwa daerah yang terbebas dari gesekan akan mempunyai arus yang lebih cepat. Pada arus sungai yangt membelok meander kecepatan arus paling tinggi dijumpai pada bagian luar pinggir sungai, sesuai dengan hukum fisika tentang putaran massa sentrifugal. Pada daerah aliran tertentu akan terdapat suatu kondisi dengan Universitas Sumatera Utara gerakan air yang sangat lambat, umumnya terdapat dibelakang batu-batuan di dasar perairan. Daerah yang berarus lambat ini merupakan habitat yang sangat ideal bagi organisme air yang tidak mempunyai adaptasi khusus melawan arus yang deras Barus, 2004. Arus sangat mempengaruhi sebaran atau perpindahan dari organisme bentos seperti membawa organisme bentos dari suatu tempat ke tempat lain di perairan Supriharyono, 2000 dalam Rizkya, et al., 2012. Berdasarkan kecepatan arusnya, perairan dapat dikelompokkan menjadi: perairan berarus sangat cepat 1mdtk, cepat 0,5–1mdtk, sedang 0,25–0,5mdtk, lambat 0,1–0,2 mdtk dan sangat lambat 0,1mdtk Mason , 1981 dalam Mariska, 2007

2.4.2. Temperatur Air

Dalam setiap penelitian pada ekosistem akuatik, pengukuran temperatur air merupakan hal yang mutlak dilakukan. Hal ini disebabkan karena kelarutan berbagai jenis gas di air serta semua aktivitas biologis di dalam ekosistem akuatik sangat dipengaruhi oleh temperatur. Menurut hukum Van’t Hoffs kenaikan temperatur sebesar 10 C hanya pada kisaran temperatur yang masih ditolerir akan meningkatkan laju metabolisme dari organisme sebesar 2-3 kali lipat. Akibat meningkatnya laju metabolisme, akan menyebabkan konsumsi oksigen meningkat. Pola temperatur ekosistem air dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti intensitas cahaya matahari, pertukaran panas antara air dengan udara sekelilingnya, ketinggian geografis dan juga oleh faktor kanopi penutupan oleh vegetasi dari pepohonan yang tumbuh di tepi Brehm dan Meijering, 1990 dalam Barus, 2004. Suhu merupakan faktor penting dalam keberlangsungan proses biologi dan kimia yang terjadi di dalam air, seperti kehidupan dan perkembangbiakan organisme air. Suhu mempengaruhi kandungan oksigen di dalam air, proses fotosintesis tumbuhan air, laju metabolisme organisme air dan kepekaan organisme terhadap polusi, parasit dan penyakit. Pada kondisi air yang hangat, kapasitas oksigen terlarutnya berkurang. Oleh karena itu, pengukuran oksigen terlarut harus dilakukan pada tempat yang sama dengan pengukuran suhu. Universitas Sumatera Utara Suhu air bervariasi antar kedalaman sungai, danau, maupun badan air lainnya Rahayu, 2009

2.4.3. Penetrasi Cahaya

Kemampuan penetrasi cahaya akan berbeda pada setap ekosistem air yang berbeda. Pada batas akhir penetrasi cahaya disebut titik kompensasi cahaya, yaitu titik pada lapisan air, dimana cahaya matahari mencapai nilai minimum yang menyebabkan proses assimilasi dan respirasi berada dalam keseimbangan. Dapat juga diartikan bahwa pada titik kompensasi cahaya ini konsentrasi karbondioksida dan oksigen akan berada dalam keadaan relative konstan. Bagi organisme air intensitas cahaya berfungsi sebagai alat orientasi yang akan mendukung kehidupan organisme tersebut dalam habitatnya Barus, 2004. Cahaya matahari tidak dapat menembus dasar perairan jika konsentrasi bahan tersuspensi atau zat terlarut tinggi. Berkurangnya cahaya matahari disebabkan karena banyaknya faktor antara lain adanya bahan yang tidak larut seperti debu, tanah liat, maupun mikroorganisme air yang mengakibatkan air menjadi keruh Sastrawijaya, 1991

2.4.4. Intensitas Cahaya

Faktor cahaya matahari yang masuk ke dalam air akan mempengaruhi sifat- sifat optis dari air. Sebagian cahaya matahari tersebut akan diabsorbsi dan sebagian lagi akan dipantulkan ke luar dari permukaan air. Vegetasi yang ada disepanjang aliran air juga dapat mempengaruhi intensitas cahaya yang masuk kedalam air karena tumbuh tumbuhan tersebut juga mempenyai kemampuan mengabsorbsi cahaya matahari. Efek ini terutama akan terlihat pada daerah hulu yang aliran airnya umumnya masih kecil dan sempit. Bagi organisme air, intensitas cahaya berfungsi sebagai alat orientasi yang akan mendukung kehidupan organisme tersebut dalam habitatnya. Larva dari Baetis rhodani akan bereaksi terhadap perubahan intensitas cahaya, dimana jika intensitas cahaya matahari berkurang, hewan ini akan ke luar dari tempat perlindungannya yang terdapat pada bagian bawah dari bebatuan didasar perairan, bergerak menuju ke bagian atas bebatuan untuk mencari makanan Barus, 2004. Universitas Sumatera Utara

2.4.5. DO Disolved Oxygen

Oksigen terlarut merupakan suatu faktor yang sangat penting di dalam ekosistem air, yaitu untuk respirasi sebagian besar organisme air. Kelarutan oksigen di dalam air sangat dipengaruhi temperatur, dimana kelarutan maksimum oksigen di dalam air pada temperatur 0 C sebesar 14,16 mgl O 2 , kelarutan ini akan menurun jika temperatur air meningkat Barus, 2004. Menurut Sanusi 2004, Nilai DO yang berkisar di antara 5,45 – 7,00 mgl cukup bagi proses kehidupan biota perairan. Barus 2004, menegaskan bahwa nilai oksigen terlarut di perairan sebaiknya berkisar antara 6 – 8 mgl, makin rendah nilai DO maka makin tinggi tingkat pencemaran ekosistem tersebut. Oksigen terlarut berasal dari oksigen di udara dan hasil fotosintesis tumbuhan air. Sangat dibutuhkan dalam kehidupan hewan dan tumbuhan air Kandungan oksigen di dalam air lebih sedikit dibandingkan dengan di udara Kandungan oksigen pada air yang bergerak lebih banyak dibandingkan dengan air yang tergenang. Kandungan oksigen berbeda antar musim, bahkan antar jam dalam satu hari, dan berubah sesuai dengan suhu dan ketinggian tempat Kekurangan oksigen akan menyebabkan tumbuhan atau hewan air sulit untuk berkembang Rahayu, et al., 2009

2.4.6. BOD Biochemichal Oxygen Demand

BOD adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh mikro organisme aerobik dalam proses penguraian senyawa organik, yang diukur pada temperatur 20 C. Untuk menguraikan senyawa organik yang terdapat di dalam limbah rumah tangga secara sempurna, mikro organisme membutuhkan waktu sekitar 20 hari lamanya. Mengingat bahwa waktu selama 20 hari dianggap terlalu lama dalam proses pengukuran, sementara dari beberapa hasil penelitian diketahui bahwa pengukuran 5 hari jumlah senyawa organik yang diuraikan sudah mencapai kurang lebih 70, maka pengukuran yang umum dilakukan adalah setelah 5 hari BOD 5 Barus, 2004. Nilai konsentrasi BOD menunjukkan kualitas suatu perairan, perairan tergolong baik jika konsumsi O 2 selama periode 5 hari berkisar sampai 5 mgl O 2, maka perairan tersebut tergolong baik dan apabila konsumsi O 2 Universitas Sumatera Utara berkisar antara 10 mgl – 20 mgl

2.4.7. COD Chemical Oxygen Demand

akan menunjukkan tingkat pencemaran oleh materi organik yang tinggi dan untuk air limbah nilai BOD umumnya lebih besar dari 100 mgl Brower, et al., 1990. Jumlah BOD tergantung pada pH, suhu, jenis mikroorganisme dan jenis bahan organik dan anorganik yang terdapat di dalam air. Sumber BOD berasal dari daun-daun dan potongan kayu yang terdapat pada air yang tergenang, tumbuhan, atau hewan yang sudah mati, kotoran hewan, dan lain-lain. Semakin tinggi nilai BOD, semakin cepat oksigen di dalam air habis, sehingga akan membawa dampak negatif bagi perkembangan makhluk hidup yang ada di dalam air Rahayu, et al., 2009 COD adalah kebutuhan oksigen untuk menguraikan bahan organik secara kimia. Dengan mengukur nilai COD maka akan diperoleh nilai yang menyatakan jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk proses oksidasi terhadap total senyawa organik baik yang mudah diuraikan secara biologis maupun terhadap yang sukartidak bisa diuraikan secara biologis Barus, 2004.

2.4.8. pH Derajat Keasaman

Organisme akuatik dapat hidup dalam suatu perairan yang mempunyai nilai pH netral dengan kisaran toleransi antara asam lemah sampai basa lemah. Nilai pH yang ideal bagi kehidupan organisme air pada umumnya terdapat antara 7 sampai 8,5. Kondisi perairan yang bersifat sangat asam maupun sangat basa akan membahayakan kelangsungan hidup organisme karena akan menyebabkan terjadinya gangguan metabolisme dan respirasi. Kenaikan pH di atas netral akan meningkatkan konsentrasi amonia yang bersifat sangat toksik bagi organisme Barus, 2004 2.4.9. TDS Total Dissolve Solid yaitu ukuran zat terlarut baik itu zat organik maupun anorganik yang terdapat pada sebuah larutan. TDS menggambarkan jumlah zat terlarut dalam part per million ppm atau sama dengan milligram per liter mgl. Umumnya berdasarkan definisi zat yang terlarut dalam air harus dapat TDS Total Dissolved Solid Universitas Sumatera Utara melewati saringan yang berdiameter 2 micrometer 2×10 -6

2.4.10. TSS Total Suspended Solid

meter. Aplikasi yang umum digunakan adalah untuk mengukur kualitas cairan pada pengairan, pemeliharaan aquarium, kolam renang, proses kimia, pembuatan air mineral, dan lain-lain Misnani, 2010. Analisa total padatan terlarut digunakan sebagai uji indikator untuk menentukan kualitas umum dari air. Sumber padatan terlarut total dapat mencakup semua kation dan anion terlarut Oram, B., 2010. Sumber utama TDS dalam perairan adalah limpahan dari pertanian, limbah rumah tangga, dan industri. Unsur kimia yang paling umum adalah kalsium, fosfat, nitrat, natrium, kalium, dan klorida. Bahan kimia dapat berupa kation, anion, molekul, atau aglomerasi dari ribuan molekul. Kandungan TDS yang berbahaya adalah pestisida yang timbul dari aliran permukaan. Beberapa padatan total terlarut alami berasal dari pelapukan dan pelarutan batu dan tanah Anonymous, 2010. TSS Total suspended solid atau padatan tersuspensi total adalah residu dari padatan total yang tertahan oleh saringan dengan ukuran partikel maksimal 2 μm atau lebih besar dari ukuran partikel koloid. TSS menyebabkan kekeruhan pada air akibat padatan tidak terlarut dan tidak dapat langsung mengendap. TSS terdiri dari partikel-partikel yang ukuran maupun beratnya lebih kecil dari sedimen, misalnya tanah liat, bahan-bahan organik tertentu, sel-sel mikroorganisme, dan sebagainya Nasution, 2008. TSS merupakan tempat berlangsungnya reaksi-reaksi kimia yang heterogen, dan berfungsi sebagai bahan pembentuk endapan yang paling awal dan dapat menghalangi kemampuan produksi zat organik di suatu perairan Tarigan dan Edward, 2003. TSS berhubungan erat dengan erosi tanah dan erosi dari saluran sungai. TSS sangat bervariasi, mulai kurang dari 5 mgl yang yang paling ekstrem 30.000 mgl di beberapa sungai. TSS ini menjadi ukuran penting erosi di alur sungai. Menurut Alabaster dan Lloyd 1982 padatan tersuspensi bisa bersifat toksik bila dioksidasi berlebih oleh organisme sehingga dapat menurunkan konsentrasi oksigen terlarut sampai dapat menyebabkan kematian pada ikan. Universitas Sumatera Utara

2.4.11. Kandungan Nitrat dan Fosfat

Amonium dan amoniak merupakan produk penguraian protein yang masuk ke dalam badan sungai terutama melalui limbah domestik. Konsentrasinya di dalam sungai akan semakin berkurang bila semakin jauh dari titik pembuangan yang disebabkan adanya aktifitas mikroorganisme di dalam air. Mikroorganisme tersebut akan mengoksidasi amonium menjadi nitrit dan akhirnya menjadi nitrat. Penguraian ini dikenal sebagai proses nitrifikasi. Proses oksidasi amonium menjadi nitrit dilakukan oleh bakteri jenis Nitrosomonas, nitrit dioksidasi menjadi nitrat oleh bakteri Nitrobacter. NH 4 + O 2 NO Amonium Nitrosomonas Nitrit 2 NO 2 + O 2 NO Nitrit Nitrobacter Nitrat 3 Proses oksidasi tersebut akan menyebabkan konsentrasi oksigen terlarut semakin berkurang, terutama pada musim kemarau saat curah hujan sangat sedikit dimana volume aliran air di sungai menjadi rendah. Dibarengi dengan tingginya temperatur dan apabila volume limbah tidak berkurang akan menyebabkan laju oksidasi tersebut meningkat tajam. Keadaan ini bisa mengakibatkan konsentrasi oksigen menjadi sangat rendah sehingga menimbulkan kondisi yang kritis bagi organisme air Barus, 2004. Nitrat, Nitrit dan Amonia merupakan bentuk unsur nitrogen yang terdapat di dalam air. Bahan ini berasal dari pupuk yang larut, kotoran hewan, dan lain-lain. Berfungsi sebagai hara atau pupuk untuk tanaman air. Kandungan yang tinggi di dalam air akan meningkatkan pertumbuhan dan aktivitas tumbuhan air sehingga kandungan oksigen di dalam air semakin berkurang dan menyebabkan hewan air sulit berkembang bahkan mati. Peristiwa ini disebut eutrofikasi. Kandungan yang tinggi di dalam air minum sangat berbahaya pada bayi, karena hemoglobin darah terikat oleh Nitrat, sehingga menyebabkan darah pada bayi kekurangan oksigen. Akibatnya bayi menjadi rentan terhadap penyakit hemoglobinosa Rahayu, et al., 2009 Universitas Sumatera Utara Posfat merupakan bentuk dari unsur fosfor yang terdapat di dalam air. Zat ini berasal dari detergent sisa cucian, kotoran hewan, pupuk yang terlarut, dan lain-lain. Posfat berfungsi sebagai hara untuk tanaman air, dan dapat mengakibatkan proses eutrofikasi Rahayu, et al., 2009

2.4.12. Kandungan Organik Substrat

Keadaan substrat dasar badan air juga penting untuk diketahui. Kehidupan organism air ada juga ketergantungannya dengan bahan dan ukuran partikel dasar badan air. Organisme air yang hidup pada substrat dasar suatu ekosistem air sangat tergantung kepada tipe substrat dan kandungan bahan nutrisi organik yang terdapat didalam substart tersebut. Oleh karena itu analisis terhadap substrat baik berupa tipe maupun terhadap kandungan bahan organiknya, penting untuk dilakukan Suin, 2002. Bahan organik berasal dari hewan atau tumbuhan yang membusuk lalu tenggelam ke dasar dan bercampur dengan substrat. Menurut Wetzel dan Likens 1979 dalam Yurika 2003, bahan organik dalam perairan terdiri dari senyawa senyawa organik dalam bentuk larutan berukuran 0,5 μm sampai dalam bentuk partikel- partikel besar berukuran 0,5 μm, dari organisme hidup sampai yang sudah mati. Wood 1987 dalam Yurika 2003 menjelaskan bahwa bahan organik yang mengendap di dasar perairan merupakan sumber makanan bagi organisme benthik, sehingga jumlah dan laju pertambahannya dalam sedimen mempunyai pengaruh yang besar terhadap populasi organisme dasar. Sedimen yang kaya akan bahan organik biasanya didukung oleh melimpahnya fauna yang didominasi oleh deposit feeder dan sebaliknya suspension feeder mendominasi sedimen dasar bertipe substrat pasir yang miskin akan bahan organik .

2.4.13. Bakteri Coli Colifekal

Indikator utama yang dipakai dalam menentukan kualitas perairan berdasarkan parameter biologi adalah keberadaan bakteri Escerichia coli. Bakteri E.coli ini sangat peka terhadap proses disinfeksi dibandingkan dengan protozoa dan virus yang menyebabkan penyakit perut Irianti dan Sasimartoyo, 2006 Universitas Sumatera Utara dalam Susanto, 2009. Bakteri Coli berasal dari saluran pencernaan dan membantu proses pencernaan pada manusia dan hewan. Bakteri ini dapat berada di dalam sungai dapat melalui perantara seperti mamalia, burung atau saluran- saluran pembuangan. Bakteri Coli ini bersifat non patogenik. Keberadaannya merupakan petunjuk bahwa pada sungai tersebut telah terdapat kotoran yang kemungkinan mengandung mikroba pathogen. Apabila kandungan coliform 200 koloni per 100 ml air menunjukkan bahwa kemungkinan telah terdapat mikroorganisme pathogen pada air tersebut Rahayu, et al., 2009. Air yang tercemar oleh kotoran manusia maupun hewan tidak dapat digunakan untuk keperluan air minum, mencuci makanan, atau memasak karena dianggap mengandung mikroorganisme pathogen yang berbahaya bagi kesehatan, terutama pathogen penyebab infeksi saluran pencernaan Fardiaz, 1992. Universitas Sumatera Utara

BAB III BAHAN DAN METODE