Senin, 07 November 2011

Mayor, Minor dan Trace Element


PENDAHULUAN

            Elemen  adalah  unsur,  materi  atau  bahan  dasar  (fundamental  kinds  of matter)  yangmenyusun  seluruh  benda  di  alam  semesta (Menahan, 2001). Elemen ini tersusun dari atom-atom yang berasal dari elemen yang sama secara kimiawi dan memiliki  sifat  yang  identik.Hingga  saat  ini  telah  dikenal  sekitar  116  elemen  atau unsur.
Secara  garis  besar,  elemen  dapat  dibagi  menjadi  2,  yaitu :  elemen  organik  daninorganik. Miessler dan Tarr (2000) menyatakan bahwa elemen organik berkaitan dengansenyawa hidrokarbon dan derivatnya  yang  sebagian besar menjadi elemen utama yangmenyusun makhluk  hidup. Asam  amino,  protein  dan  lemak  yang menyusun  organism hidupumumnya tersusun dari elemen organik (unsur atau senyawa yang terdiri dari  C , H dan O). Sedangkan elemen inorganik mencakup keseluruhan elemen yang terdapat dalam tabel  periodik unsur  termasuk  Hidrogen  dan  Karbon  itu  sendiri.
Riley dan Chester  (1971), menyatakan bahwa unsur N, P dan Si adalah merupakan mikro elemen esensial terpenting yang dibutuhkan oleh organisme laut. Ketiga elemen tersebut berperan  penting  dalam  metabolisme,  proses  fisiologis  dan  reaksi  biokimiawi  dalam tubuh.
Namun,  menurut Manahan  (2001),elemen,  bahan  atau  materi  organik  adalah  semua  senyawa  yang mengandung karbontermasuk substansi yang dihasilkan dari proses hidup  (kayu, kapas, wol), minyak bumi, gasalam (metan), cairan pelarut/pembersih, fiber sintetik dan plastik. Sedangkan elemen atau bahaninorganik adalah semua substansi yang tidak mengandung Karbon  seperti  logam,  batuan,garam,  air,  pasir  dan  beton.  Elemen  inorganik  ada  yang bersifat terlarut (dissolved) dan adayang padat (solid atau insoluble).

ISI
Millero  dan  Sohn  (1992)  menyatakan  bahwa  perairan  laut  memiliki  konsentrasi senyawa  organik  yang  sangat  rendah  dibandingkan  konsentrasi  senyawa  inorganik. Senyawa organik  terdiri dari kelompok hewan yang  telah hidup dan  telah mati. Serasah atau  detritus  hasil  degradasi  bahan  organik  dan  pengaruh  antropogenik.  Berdasarkan komposisi kimianya, bahan organik terdiri atas karbohidrat, protein, asam amino, lemak, hidrokarbon,  asam  karbosiklik,  humus,  dan  kerogen  serta  komponen-komponen mikro lainnya  seperti  steroid,  aldehid,  alkohol  dan  komponen  organo-sulfur.
Riley dan Chester  (1971), menyatakan bahwa unsur N, P dan Si adalah merupakan elemen esensial terpenting yang dibutuhkan oleh organisme laut. Ketiga elemen tersebut berperan  penting  dalam  metabolisme,  proses  fisiologis  dan  reaksi  biokimiawi  dalam tubuh. Nitrogen penting untuk membangun  jaringan  tubuh. Sedangkan  fosfor dan  silica penting  dalam  pembentukan  cangkang  terutama  bagi  kelompok  Diatom,  Coccolithofor dan  Pteropod.  Besi,  Mangan,  Tembaga,  Seng,  Kobal  dan  Molybdenum  adalah  mikro elemen  esensial  yang  sangat  dibutuhkan  untuk  pertumbuhan  sebagaimana  ditemukan pada    enzim. Meskipun memiliki  konsentrasi  yang  sedikit  dalam  air  laut,  namun mikro elemen esensial  tidak pernah menjadi  faktor pembatas yang mengontrol populasi biota laut.  Kadang-kadang  konsentrasi mikro  elemen  esensial  ditemukan  dalam  jumlah  yang banyak  dalam  air  laut,  namun  hal  tersebut  belum  menjamin  pemenuhan  kebutuhan mikro elemen esensial bagi organisme laut. Hal ini karena mikro elemen esensial tersebut berada dalam bentuk yang tidak dapat diabsorbsi langsung oleh biota laut yang ada.
Millero  (2006)  membagi  elemen  (organik  dan  inorganik)  menjadi  3  kelompok berdasarkan  rata-rata  konsentrasinya  di  alam,  yaitu:
  1. Elemen makro (Mayor)  (0,05  – 750 mM) (Na, Cl, Mg)
  2. Elemen mikro (Minor) (0,05 – 50 μM) (P dan N)
  3. Elemen trace atau kelumit (0,05 -50 nM) (Pb, Hg, Cd)

1.      Elemen Makro (Mayor)
Elemen mayor disuatu perairan jumlahnya sangat banyak (unlimited elements) dimana untuk rata – rata RT > 106 year. Elemen mayor bersifat sangat konservatif atau keberadaanya dilaut sangat tetap, dan konsentrasi tidak berkurang ataupun tidak bertambah dengan semakin dalam suatu perairain. Tiga sumber utama dari garam-garaman di laut adalah pelapukan batuan di darat, gasgas vulkanik dan sirkulasi lubang-lubang hidrotermal (hydrothermal vents) di laut dalam. salinitas merupakan jumlah dari seluruh garam-garaman dalam gram pada setiap kilogram air laut.untuk elemen mayor sendiri tergolong dalam beberapa logam – logam, yang termasuk dalam elemen mayor adalah : B, Br, Cl, Cs, F, K, Lr, Mg, Mo, Na, Rb, S, Ti, dan U.
Mengingat tingginya kandungan kation, air laut dapat digunakan sebagai salah satu sumber hara bagi tanaman termasuk tanaman yang sensitive terhadap kadar garam yang tinggi.Untuk elemen mayor atau mayor elemen yang mempunyai ukuran > 1 ppm yaitu diantaranya adalah : Na, Mg, Ca, K, Cl, SO4 dan HCO3. Sedangkan untuk keberadaan perbandingan elemen mayor yang terdapat pada suatu perairan sangat stabil, kestabilan dari ratio mayor elemen disuatu perairan tergantung pada kondisi disuatu perairan.berikut ini merupakan contoh dari karakteristik komposisi ratrio dengan antar elemen : SO4 : Cl  ; HCO: Cl  ; K : Na
Berkaitan dengan tingginya salinitas air laut, tantangan yang dihadapi adalah upaya untuk memanfaatkan unsur-unsur hara tersebut dengan menurunkan kandungan Na dan ClMg : Na       dan Ca : Mg dimana kondisi suatu perairan disungai lebih tinggi dibandingkan dilaut. Selain proses di atas, proses-proses biogeokimia seperti reaksi redoks, kompleksasi –solidifikasi, mineralisasi-remineralisasi dan faktor lingkungan seperti pH, suhu, salinitas, arus dan aktifitas hidrothermal juga berperan penting terhadap distribusi mikro elemen di laut.

Ø  Kelompok Elemen Kimia Utama (major elements)
Karena elemen kimia ini terdapat dilaut dalam kadar yang besar, yaitu terdapat dalam jumlah lebih dari 31,67 miligram elemen dalam 1 liter air laut. Atau 21,5 g/l. Nama-nama elemen Kimia Utama Yaitu:

ü  Khlor (Cl) 89.500.000 ton/mil³ air laut
ü  Natrium (Na) 49.500.000 ton/mil³ air laut
ü  Magnesium (Mg) 6.400.000 ton/mil³ air laut
ü  Belerang (S) 4.200.000 ton/mil³ air laut
ü  Kalsium (Ca) 1.900.000 ton/mil³ air laut
ü  Kalium (Br) 1.800.000 ton/mil³ air laut
ü  Brom (Br) 306.000 ton/mil³ air laut
ü  Karbon (C1) 32.000 ton/mil³ air laut


2.      Elemen Mikro (Minor)

Minor elemen atau elemen mayor memiliki suatu ukuran 1 ppb – 4 ppm (< 1ppm) yang termasuk dalam elemen minor disuatu lautan yaitu diantaranya : O, H, Cl, Na, Mg, C, Ca, K, Dr, C, Sr, B, dan F. dari elemen – elemen tersebut terdapat ada 14 unsur yang termasuk dalam elemen minor.elemen minor memiliki pola distribusi yang luas atau dengan kata lain pola penyebaran yang luas dari suatu perairan tropis sampai sub tropis.dari 14 jenis ion pada air laut.Dari jumlah itu, konsentrasi klorida dan natrium terdapat dalam jumlah yang sangattinggi. Hal inilah yang menyebabkan tingginya salinitas air laut. . Di samping itu unsure Na juga dapat dimanfaatkan sebagai unsur hara untuk jenis-jenis tanaman tertentu yang membutuhkannya baik sebagai unsure tambahan/menguntungkan maupun sebagai pengganti sebagian dari kebutuhan akan unsur K.
Kelompok ini terdapat dalam kadar yang lebih kecil dibandingkan dengankelompok elemen kimia utama, sehingga elemen-elemen ini dimasukan kedalamkelompok elemen kimia tambahan atau minor elemen. Kadarnya di laut mempunyainilai kisaran antara 5,52 mg sampai 0,079 mg yang terdapat dalam satu liter air laut.Karena kadarnya relatip lebih kecil, maka kelompok jenis elemen ini mudah lenyapdari perairan laut oleh sebab itu prose absorbsi atau penyerapan oleh partikel-partikelmaupun organisme ± organisme yang ada dan hidup dilaut. Berbeda dengan kelompok elemen kimia utama , maka untuk menentukan kadar dari kelompok elemen kimiatambahan yang ada dilaut diperlukan contoh yang banyak. Yang tergolong ke dalam minor elemen antara lain : Boron (B), Silikon (Si), Flour (F), Argon (Ar), Nitrogen(N), Liitium (Li), Rubidium (Rb), dan Fosfor (P).

Ø  Kelompok Elemen Kimia Tambahan (minor elements)
Kelompok ini terdapat dalam kadar yang lebih kecil dibandingkan dengan kelompok elemen kimia utama, sehingga elemen-elemen ini dimasukan kedalam kelompok elemen kimia tambahan atau minor elemen. Nama-nama elemen Tambahan Utama Yaitu:

ü  Boron (B) 23.000 ton/mil³ air laut
ü  Silikon (Si) 14.000 ton/mil³ air laut
ü  Flour (F) 6.100 ton/mil³ air laut
ü  Argon (Ar) 2.800 ton/mil³ air laut
ü  Nitrogen (N) 2.400 ton/mil³ air laut
ü  Liitium (Li) 800 ton/mil³ air laut
ü  Rubidium (Rb) 570 ton/mil³ air laut
ü  Fosfor (P) 330 ton/mil³ air laut

3.      Trace Element

Trace Elemen merupakan unsure – unsure atau senyawa – senyawa kimia dilaut yang kelarutanya kurang dari 1 ppb atau dapat diartikan sang kecil.tetapi untuk keberadaanya sang diperlukan dalam pengaturan keseimbangan kelarutan elemen – elemen dilaut dan proses biologi organism bahari. rasio konsentrasi elemen yang konstan terhadap elemen yang berkaitan dengan khlorinitas atau salinitas ditemukan pada beberapa elemen karena tingkat reaktifitasnya yang rendah. Logam-logam Cu, Mn, Fe dan Zn jika terjadi defisiensi menyebabkan penyakit baik pada hewan maupun tumbuhan. Cu, Cr, Se dan I untuk hewan dan B dan Mo untuk tanaman. Hampir semua mikronutrien memiliki peran sebagai penyusun enzym dan protein-protein penting lain yang terlibat dalam pathway/siklus metabolik. Ketiadaan mikronutrien akan menyebabkan disfungsi metabolik yang mengakibatkan penyakit.  Elemen-elemen yang tidak mempunyai kepentingan secara biokimiawi disebut "non essensial element". Contohnya “non-essential element” adalah As, Cd, Hg, Pb, Po, Sb, Ti dan U yang menyebabkan toksisitas pada konsentrasi yang melebihi ambang batas tetapi tidak menyebabkan "deficiency disorder" pada
konsentrasi rendah seperti mikronutrien.

Ø  Kelompok Elemen Kimia Jarang (Trace Element)
Di laut terdapat pula kelompok elemen yang disebut kelompok elemen jarang atau “Trace Element”. Elemen ini terdapat di laut dalam kadar yang sanagt kecil sekali dibandingkan dengan kadar-kadar dari elemen- elemen dari kelompok yang lain. Kadar elemen jarang yang terdapat di laut mempunyai nilai kisaran antara 67.18µg sampai 0,024 µg dalam 1 liter air laut. Nama-nama elemen Jarang Utama Yaitu:
ü  Yod (I) 280 ton/mil³ air laut
ü  Barium (Ba) 140 ton/mil³ air laut
ü  Besi (Fe) 47 ton/mil³ air laut
ü  Molibden(Mo) 47 ton/mil³ air laut
ü  Seng (Zn) 47 ton/mil³ air laut
ü  Selen (Se) 29 ton/mil³ air laut
ü  Argon (Ar) 14 ton/mil³ air laut
ü  Tembaga (Cu) 14 ton/mil³ air laut
ü  Timah (Sn) 14 ton/mil³ air laut
ü  Uranium (U) 14 ton/mil³ air laut
ü  Mangan (Mn) 9 ton/mil³ air laut
ü  Nikel (Ni) 9 ton/mil³ air laut
ü  Vanadium (V) 9 ton/mil³ air laut

Factor – factor yang mempengaruhi atau mengurangi kelarutan trace elemen dari suatu perairan:
1.      Melalui proses pengendapan sedimen, mengikat senyawa – senyawa terlarut disuatu perairan.
2.      Diserap atau dimanfaatkan oleh oraganisme bahari terlepas ke atmosfir melalui permukaan perairan.
3.      Trace elemen terlarut juga terkait denga gas dalam senyawa didalam jaringan tubuh suatu organism bahari, yang mempunyai konsentarasi yang sangat tinggi (berikatan dengan ion oksigen dan hydrogen).


Riley dan Chester  (1971), menyatakan bahwa unsur N, P dan Si adalah merupakanelemen esensial terpenting yang dibutuhkan oleh organisme laut. Ketiga elemen tersebut berperan penting  dalam  metabolisme,  proses  fisiologis  dan  reaksi  biokimiawi  dalam tubuh. Nitrogen penting untuk membangun  jaringan  tubuh. Sedangkan  fosfor dan  silicapenting  dalam pembentukan  cangkang  terutama  bagi  kelompok  Diatom,  Coccolithofor danPteropod.  Besi, Mangan,  Tembaga,  Seng,  Kobal  dan  Molybdenum  adalah  mikro elemenesensial  yang sangat  dibutuhkan  untuk  pertumbuhan  sebagaimana  ditemukan pada    enzim.Meskipun memiliki  konsentrasi  yang  sedikit  dalam  air  laut,  namun mikro elemen esensialtidak pernah menjadi  faktor pembatas yang mengontrol populasi biota laut.  Kadang-kadangkonsentrasi mikro  elemen  esensial  ditemukan  dalam  jumlah  yang banyak  dalam  air  laut,namun  hal tersebut  belum  menjamin  pemenuhan  kebutuhan mikro elemen esensial bagiorganisme laut. Hal ini karena mikro elemen esensial tersebut berada dalam bentuk yang tidak dapat diabsorbsi langsung oleh biota laut yang ada.

4.      Bahan Organik Terlarut

Berdasarkan strukturnya  senyawa organik dapat dibagi menjadi :

1.      materi organik  terlarut  (DOM) yang berukuran < 0,45 µm  termasuk koloid
2.      materi organik partikulat  (POM) yang terdiri atas materi berbentuk partikulat (> 2,0µm) dan materi tersuspensi (0,45 ± 2,0 µm)
Ø  Bahan Dasar Bahan Organik
Karbon merupakan bahan dasar dari semua bahan organik. Selain itu, karbon ditemukan sebagai gas karbondioksida dan sebagai karbonat. Karbon juga terdapat pada bahan bakar fosil (batu bara, gas alam, dan minyak). Tumbuhan hijau menangkap karbondioksida (CO2) dan mereduksinya menjadi senyawa organik:
Jumlah oksigen (dalam mg/l atau ppm) yang digunakan mikroorganisme untuk menguraikan bahan organik yang degradable (dapat terurai) biasanya menjadi tolok ukur terjadinya pencemaran atau beban bahan organik di perairan. Kriteria ini dikenal sebagai Biochemical Oxygen Demand (BOD). Sebuah indeks jumlah oksigen yang digunakan organisme untuk metabolisme makanannya baik secara biologi maupun melalui proses kimiawi. Walaupun ada yang menterjemahkan BOD sebagai Biological Oxygen Demand akan tetapi sebenarnya proses yang terjadi bukan hanya proses biologi tapi juga proses kimiawi. Jumlah BOD yang tinggi menunjukkan banyaknya bahan organik. Bila air memiliki BOD rendah secara umum berarti jumlah limbah bahan organiknya rendah sepanjang limbahnya adalah limbah yang degradable .
Daur Bahan Organik
Daur bahan organik atau disingkat daur organik di laut sama dengan daur organik di lingkungan air tawar dan di darat. Karbon (C) bersama-sama dengan unsur hara lainnya seperti posfor (P) dan nitrogen (N) melalui proses  fotosintesis menghasilkan jaringan tumbuh-tumbuhan yang menjadi makanan hewan. Keduanya akan menghasilkan zat organik dan jika mereka mati dan membusuk maka akan dihasilkan bahan mentah untuk memulai daur bahan organik lagi (Romimohtarto dan Juwana, 2001). Unsur hara nitrogen (N) tidak  mempunyai hubungan tetap dengan unsurk hara posfor (P), tetapi bersama-sama dengan karbon (C), N dan P, merupakan unsur-unsur utama dalam produksi zat organik. Walaupun hara C terdapat dalam jumlah yang banyak, tetapi kedua unsur hara N dan P menjadi faktor pembatas dalam daur bahan organik di laut.
Ø  Sumber Bahan organik
Aloton ( eksternal)
  1. Sungai
  • Bahan organik terlarut dari daratan diangkut ke laut melalui angin dan sungai. Bahan organik terlarut yang berasal dari air sungai, bisa mencapai 20 mgC/l, terutama berasal dari pelepasan humic material dan hasil penguraian dari buah – buahan yang jatuh di tanah. Penambahan bahan organik secara perantara alami dalam bentuk sewage (kotoran) dan buangan industri. Sebagian besar sudah siap dioksidasi dan segera membusuk karena bakteri dalam air laut. Namun dalam batasan badan air, seperti estuarin, kebutuhan oksigen secara biologi terpenuhi dikarenakan kondisi anoksik tersedia.
  • Berupa hasil dekomposisi tanaman, penggelontoran substansi humus, masukan antropogenik.
  • Sekitar 40 -80% DOC (Substansi Humus, berupa Asam Fulvic)
  • Bahan Organik Karbon Terlarut (DOC) Mencapai ~ 20 mg/l, Bahan Organik Karbon Partikulat Berkisar ~ 1 -~ 2,5 mg/l

2.      Atmosfer
Terdiri POM (POC) & Vapourphase Organic Matter/VOM (VOC)
·         POC :
Viable : Bakteri, Pollen, Algae,yeast, Moulds, Mycoplasma, Virus, Protozoa, & Nematoda
Non Viable : Kelompok Senyawa  Lipid
·         VOM
Gas Methane (Senyawa Hidrokarbon)
3.      Sedimen
·         Sangat Beragam : Hidrokarbon, As Lemak, As-As Amino, Peptida, Karbohidrat, Polimer Alami, Kerogen & Materi Humus
·         Bahan Organik yang Terendapkan di Sedimen:
Terlarut : Makromolekul biogenik (Protein, Karbohidrat & Lemak)
Tidak Terlarut : Humic, Fulvic, Humin.
Autoton (Internal)
  1. Produktivitas Primer
  • Fitoplankton sumber utama penghasil bahan organic melalui proses fotosintesis
  • Menghasilkan karbon, karbohidrat yang dapat dikonversi menjadi protein, lipid, dan senyawa lainnya melalui proses metabolisme dan penambahan beberapa substansi lainnya
2.      Aktivitas Biologi Makro dan Mikro Organisme
  • Ekresi ekstraseluler alga, Hasil metabolisme alga terutama fitoplankton. Hasil fotosintesis alga akan melepaskan sejumlah bahan ke dalam badan perairan. Produksi ini penting sebagai sumber energi untuk organisme laut lainnya dan juga berperan dalam kontrol ekologi. Asam amino dan karbohidrat merupakan bahan yang dikeluarkan secara dominan oleh spesies khusus seperti Olisthodiscus sp (Hellebust, 1965 dalam Riley dan Chester 1971).
  • Ekresi hewan laut, Eksresi zooplanton dan binatang laut lainnya.Eksresi zooplankton dan binatang laut lainnya menjadi sumber penting bahan organik terlarut di laut. Bahan-Bahan yang dikenal secara prinsip adalah Nitrogenous seperti urea, purines (allantoin dan asam uric), trimethyl amine oxide dan asam amin, trimethyl amine oxide dan asam amino (glycine, taurine dan alanine).
Ø  Pengelompokkan Bahan Organik di Laut
BAHAN ORGANIK TERLARUT DALAM AIR LAUT.
  • Bahan organik terlarut yang berukuran < 0.5 μm.
  • Jumlah bahan organik terlarut dalam air laut biasanya melebihi rata-rata bahan organik tidak terlarut. Hanya berkisar 1/5 bahan organik tidak terlarut terdiri dari sel hidup. Semua bahan organik ini dihasilkan oleh organisme hidup melalui proses metabolisme dan hasil pembusukan
  • Bahan organik karbon berukuran 0,3 – 3 mgC/ l pada perairan pantai, ditemukan  sebagai hasil peningkatan aktivitas fitoplankton dan polusi dari daratan.
BAHAN ORGANIK TIDAK TERLARUT DALAM AIR LAUT
  • Bahan organik tidak terlarut dalam air laut berukuran lebih besar dari 0,5 μm. Pada lapisan permukaan air laut material organik tak terlarut ini berupa detritus dan fitoplankton. Pada zona eufotik konsentrasinya lebih tinggi dari lapoisan di bawahnya. Bahan organik tak terlarut ini berfungsi menyediakan makanan untuk organisme pada beberapa tingkatan tropik.
Ø  Sumber Bahan Organik Tidak Terlarut dalam Air Laut

ü  Di bawah air sungai (4,2 – 109 gC/ l) berukuran lebih kecil dari rata-rata produksi primer di laut ( 4 – 1016 gC/ l).
ü  Sebagian besar particulate organic matter dilaut dihasilkan oleh beberapa organisme penghasil utama seperti fitoplankton, makroalga dan bakteri kemoautotrofik. Produksi utama ini dihasilkan oleh fotoautotrofik nanoplankton (berdiameter 2,0 – 20 μm).
ü  Sekitar 10 % dihasilkan dari tanaman dalam bentuk senyawa, berat molekulnya ringan seperti asam amino, asam trikarboksilik. Hasil ini dengan cepat dikonsumsi oleh bakteri.
ü  Hasil agregasi dan pengendapan dissolved organic matter dari laut.
ü  Pada subsurface dalam waktu tertentu butir-butir fecal zooplankton merupakan komponen yang terbesar dari bahan organik tak terlarut.

Ø  Perbedaan Secara Ekologi dan Sifat Bahan Organik Partikulat.

ü  Daerah eufotik.
Bahan organik partikulat di daerah eufotik terdiri dari fitoplankton dan bakteri bersama dengan detritus. Pertumbuhan lebih baik diperoleh dengan percampuran dari dua atau lebih spesies dibandingkan satu spesies. Pada kondisi biasa, diatom mungkin dapat digunakan sebagai makanan pokok kopepoda (Beklemistur, 1954 dalam Riley dan Chester, 1971), tetapi cocolithophores dan dinoflagellata juga dapat digunakan (Marshall dan Orr, 1952 dalam Riley dan Chester, 1975).
ü  Daerah Perairan Dalam.
Meskipun banyak detritus di daerah eufotik berukuran relatif besar karena diuraikan oleh bakteri sehingga sangat sedikit yang mencapai kedalaman 200 – 300 meter (Fox, 1950 dalam Riley dan Chester, 1971). Sebagian besar dikonsumsi oleh filter feeder perairan dalam yang memiliki nilai gizi (Harvey, 1955 dalam Riley dan Chester, 1971) dan tenggelam sampai dasar lautan bergabung menjadi sedimen yang rata-rata mengandung Ca 0,3% organik karbon. Oleh sebab itu perlu mencari alternatif sumber makanan bagi binatang laut tersebut. Sumber makanan kemungkinan dipenuhi oleh marine aggregates yang kaya protein dan nutrisi.

Ø  Peranan Bahan Organik dalam Ekologi Laut
Adapun peranan bahan organik di dalam ekologi laut adalah sebagai berikut :
  • Sumber energi (makanan)
  • Sumber bahan keperluan bakteri, tumbuhan maupun hewan
  • Sumber vitamin
  • memiliki peranan penting dalam mengatur kehidupan fitoplankton di laut.
  • Mengontrol Proses-Proses Geokimia, Memberi Pengaruh Transpor & Degradasi Polutan, serta berperan dalam Reaksi-Reaksi Disolusi, Prespitasi Mineral
Jumlah bahan organik terlarut dalam air laut biasanya melebihi rata-rata bahan organik tidak terlarut. Semua bahan organik ini dihasilkan oleh organisme hidup melalui proses metabolisme dan hasil pembusukan.
Ekresi dari mikroorganisme seperti protozoa merupakan sumber yang penting dari bahan organik karbon. Proses pelepasan nitrogen dan fospor dari organisme mati dalam air laut terjadi dengan cepat.
Hampir seluruh organik karbon terlarut dalam air laut berasal dari karbondioksida yang dihasilkan oleh fitoplankton. Konsentrasinya tergantung pada keseimbangan antara rata-rata organik karbon terlarut yang dibentuk oleh hasil pembusukan, eksresi dan rata-rata hasil penguraian atau pemanfaatannya.
1.      Sumber

Berdasarkan asalnya,  sumber elemen mikro yang masuk ke  laut  secara garisbesar dapat dibagi menjadi 2 :

b.      Allotochnous  (external sources) : 
ü  Aktifitas gunung berapi (erupsi)
ü  Pelapukan batuan
ü  Gurun Pasir
ü  Aktifitas Manusia (antropogenik)
c.       Autotochnous  (internal sources) :
ü  Aktifitas gunung berapi bawah laut (Submarine Eruption)
ü  Pergeseran kerak bumi
d.      Aktifitas BiologiMekanisme transport elemen yang bersumber dari daratan dapat dibagi 3
ü  Melalui sungai (fluvial transport)
ü  Melalui udara (atmospheric transport) dan angin (Aeolian transport)
ü  Melalui pencairan es (glacial transport)Elemen yang masuk ke laut akan mengalami proses-proses :
ü  Fisika  : advection, mixing, adsorption, deposition
ü  Kimia  : redox, hydrolysis, complexation, solidification, dissolution
ü  Biologi : absorption, decomposition

2.      Distribusi

Chester  (1990)  menyatakan  bahwa  ada  tiga  proses  yang  berperan  dalamdistribusi elemen di laut :
ü  Saturasi dan presipitasi (Ca, Sr, Ba)
ü  Adsorbdi oleh partikel tersuspensi (Mn, Zn, Cd, Pb)
ü  Absorbsi oleh biologi (Co, Mo, Ni, Zn).
Selain proses diatas, proses-proses biogeokimia seperti reaksi redoks,kompleksasi ± solidifikasi,  mineralisasi-remineralisasi  dan  faktor  lingkungan  sepertipH,  suhu, salinitas,  arus dan  aktifitas hidrothermal  juga berperan penting  terhadapdistribusi mikro elemen di laut.

3.      Tipe Distribusi Elemen.
Elemen mikro memiliki  konsentrasi  yang  sangat  rendah  di  laut  karenaelemen mikro memiliki  sifat  yang  sangat  reaktif  sehingga  dengan  cepat  akansegera   berikatan dengan senyawa  kimia  yang  lain  saat mencapai  laut  danmengendap  di  dasar  perairan dalam  bentuk sedimen.  Selain  itu,  ada  pula  elemenmikro  yang  memang  memiliki konsentrasi  sangat kecil dari  sumbernya. Misalnya:batuan  kristal dan  gas  yang  berasal dari dalam perut bumi.

Profil distribusi elemen mikro dapat dibagi menjadi beberapa kategori, yaitu:

1.      Conservative Profile:  rasio konsentrasi elemen yang konstan  terhadapelemen yang berkaitan dengan khlorinitas atau salinitas ditemukan pada beberapaelemen karena tingkat reaktifitasnya yang rendah.
2.      Nutrient  Type  Profile: penurunan  konsentrasi elemen  di  permukaanperairan  dan pengayaan di kedalaman perairan. Senyawa dipindahkan dari bagian ataspermukaan oleh plankton atau senyawa partikulat yang dihasilkan oleh produsen melaluiaktifitas biologi. Di  perairan  yang  dalam  senyawa  partikulat  akan  mengalamiregenerasi melalui proses oksidasi  oleh  bakteri.
3.      Surface    enrichment  and  depletion  at  depth:  Elemen  yang  termasuk kelompok  ini mudah  bereaksi  dan  secara  cepat  berpindah  dari  air  laut  karenaberikatan  dengan partikulat  yang  berada  di  kolom  air  untuk  selanjutnya mengendapdalam  sedimen. Waktu  tinggal  (residence times) dari elemen kelompok  ini  tergolongsangat pendek. Logam  timbal  (Pb) merupakan elemen  yang  inputnya berasal dariatmosfir  (berasal dari  asap  kendaraan    dan  industri  di  darat  yang menggunakanbahan  bakar  fosil). Mn2+  merupakan  contoh  yang  baik  untuk  elemen  yang memasuki  permukaan  air melalui sungai atau berasal dari endapan sedimen di perairanyang dangkal.
4.      Mid-depth minima: Kondisi mid-depth minimum dapat  terjadi  jika  terdapatinput dari permukaan yang kemudian mengalami regenerasi di dekat dasar ataumengalami scavenging di keseluruhan kolom air. Logam seperti Cu2+, Sn dan  Al3+tergolong dalam kelompok ini. Input dari permukaan laut  berasal dari daratan yangterbang ke udara membentuk debu atmosfer yang kemudian jatuh ke permukaan laut. Al dengan cepat akan mengalami  penyerapan  oleh  partikel  tersuspensi  dari  permukaanair melalui proses  adsorbs  atau mengalami  penyerapan  oleh  plankton.  Partikel  yangterserap kemudian  jatuh dan mengendap di  laut dalam membentuk sedimen. Resustensidan flux Al dalam sedimen akan semakin meningkat saat mendekati dasar perairan.
5.      Mid-depth  maxima:  profil  dari  tipe  ini  terbentuk  dari  input  hidrotermalyang dikeluarkan oleh sistem mid-ocean ridge. Elemen Mn2+ ,3He adalah contoh yangbaik dari Mid-depth maxima ini.
6.      Mid-depth maxima or minima in the sub-oxic layer: sebuah lapisan sub-oxicyang besar dapat ditemukan di beberapa wilayah di Samudera Pasifik dan Samudera Hindia. Proses  reduksi  dan  oksidasi  dalam  kolom  air  atau    di  sekitar  slope  sedimenmenghasilkan  Fe2+ dan  Mn2+(maxima)  yang  tereduksi  dan  Cr3+ (minima)  dalambentuk  tereduksi  yang  bersifat  insoluble  atau mengendap  di  dasar  perairan  dalambentuk solid.
7.      Maxima  and  minima  in  Anoxic  Waters:  pada  suatu  daerah  dengansirkulasi terbatas seperti di Laut Hitam, Trench Cariaco   dan  fjords, air dapat menjadianoxic (tidak memiliki kandungan Oksigen) dan memproduksi H2S. Di batas antara 2 perairan dapat terjadi proses  reduksi oksidasi  yang menyebabkan maxima  atauminima  dari perubahan solubilitas  dari  species  yang  berbeda.  Fe2+  dan Mn2+tergolong maxima karena memiliki solubilitas yang meningkat dalam bentuk tereduksi.Kondisi maxima ini terjadi akibat proses reduksi oksidasi Besi dan Mangan dekat bataslapisan antara dari oksik-anoksik.

PENUTUP

Elemen  adalah  unsur,  materi  atau  bahan  dasar  (fundamental  kinds  of matter)  yangmenyusun  seluruh  benda  di  alam  semesta. Secara garis besar elemen terbagi atas elemenorganik yang berkaitan dengan senyawa hidrokarbon dan derivatnya  yang menyusun makhluk hidup dan elemen inorganik yang mencakup keseluruhan elemen yang terdapat dalam tabelperiodik  unsur  termasuk  Hidrogen  dan  Karbon. Berdasarkan  rata-rata  konsentrasinya  di  alam, elemen terbagi atas elemen makro yaituelemen kimia yang terdapat dilaut dalam kadar yang besar, elemen mikro atau minor elemenyaitu kadarnya yang lebih kecil dibandingkan dengan kelompok elemen kimia utama, dan traceelemen dalam kadar yang sangat kecil sekali dibandingkan dengan kadar-kadar dari elemen-elemen dari kelompok yang lain.


DAFTAR PUSTAKA

Manahan, S,E. 2001. Fundamental of Environmental Chemistry. 2nd edition. CRS Press. BocaRaton. 978 hal. 
Miessler G, L dan Donald A, Tarr. Inorganic Chemistry.  3rd edition. Pearson Prentice Hall. 706hal. 
Millero, F. J. 2006. Chemical Oceanografi. 3rd edition, C R C Taylor and Francise. Boca Raton.London. 496 hal. 
Millero, F. J dan M, L, Sohn. 1992. Chemical Oceanografi. 3rd edition, C R C Taylor and  Francise. Boca Raton. London. 
Riley, J, P dan R , Chester. 1971. Introducing to Marine Chemistry. Academic Press Londonand New York. 465 hal
Sanusi, H. S. 2006. Kimia Laut. Proses Fisik Kimia dan Interaksinya dengan Lingkungan.             Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan.     Institut Pertanian Bogor. 188 + xi halaman.

3 komentar:

  1. bagus blognya mas..
    mas dari universitas mana?
    saya anak ilmu kelautan universitas brawijaya.. salam kenal yah..

    BalasHapus
  2. terima kasih mas..
    saya dari Ilmu kelautan universitas diponegoro..
    salam kenal kembali...

    BalasHapus
  3. Terima kasih bang, blognya sangat membantu saya
    salam kenal saya dari Ilmu Kelautan Universitas Riau

    BalasHapus