1151 Prosiding Forum Inovasi Teknologi Akuakultur 2013 DINAMIKA NITROGEN DI PERAIRAN MUARA SUNGAI CILIWUNG Devi Dwiyanti Suryono *) dan Setyo S. Moersidik **) *) Balai Penelitian Pemuliaan Ikan Jl. Raya 2 Sukamandi, Subang, Jawa Barat E-mail: publikasi.bppi@gmail.com **) Fakultas Teknik Universitas Indonesia ABSTRAK Perairan muara Sungai Ciliwung yang terletak di Teluk Jakarta, merupakan tempat bermuaranya Daerah Aliran Sungai (DAS) Ciliwung yang menggambarkan adanya interaksi antara wilayah darat dan wilayah pesisir. Kasus pencemaran kawasan pesisir Teluk Jakarta akibat tingginya tekanan lingkungan sebagai salah satu dampak pembangunan telah lama terjadi. Salah satu penyebab utama terjadinya degradasi ekosistem muara adalah akibat penggunaan muara sebagai tempat pembuangan limbah secara terus-menerus, terutama limbah dari kegiatan di darat (land based pollution). Sumber limbah dari kegiatan di darat terutama dari aktivitas rumah tangga dan pertanian yang sebagian besar mengandung bahan organik.hasil penguraian bahan organik tersebut akan menghasilkan unsur hara, diantaranya nitrogen (N), yang merupakan unsur sangat penting di perairan karena peranannya dalam reaksi biologi perairan. Nitrogen dalam air dapat berbentuk ion amonia (NH 3 ), nitrat (NO 3 -), dan nitrit (NO 2 -).Dinamika reaksi yang terjadi pada perairan muara Sungai Ciliwung adalah reaksi reduksi baik pada musim timur maupun musim barat. Hal ini mengindikasikan buruknya kondisi kualitas perairan muara Sungai Ciliwung. Buruknya kondisi tersebut disebabkan adanya laju pertumbuhan penduduk yang tinggi dan pertumbuhan ekonomi yang cukup pesat mengakibatkan adanya perubahan peruntukan penggunaan lahan menjadi pemukiman dan kawasan industri. Peningkatan pertumbuhan penduduk dan perubahan penggunaan lahan di DKI Jakarta berpengaruh signifikan (p<0,05) terhadap peningkatan konsentrasi NH 3 -, dan NO 2 -. Peningkatan input konsentrasi NH 3 -, dan NO 2 - dari Sungai Ciliwung berpengaruh pada kualitas perairan muara Sungai Ciliwung. KATA KUNCI: pencemaran, muara, nitrat, nitrit, amonia, Sungai Ciliwung PENDAHULUAN Perairan muara Sungai Ciliwung mempunyai fungsi dan arti penting bagi wilayah DKI Jakarta, tetapi kondisinya sangat memprihatinkan karena pencemaran yang ditimbulkan dari daerah alirannya seiring dengan meningkatnya jumlah atau kepadatan penduduk, pertumbuhan industri yang sangat pesat, perkembangan infrastruktur, aktivitas pelabuhan, dan perkembangan transportasi menjadikan lingkungan perairan muara Sungai Ciliwung tidak dapat lagi menanggung segala hasil buangan dari aktivitas tersebut.beban pencemaran di sepanjang Daerah Aliran Sungai (DAS) Ciliwung sudah sangat tinggi, dan hal ini berkontribusi juga pada tingginya tingkat beban pencemaran pada muara Sungai Ciliwung. Kota Jakarta sebagai Ibukota Negara Republik Indonesia dan pusat pertumbuhan ekonomi dengan berbagai sarana dan prasarana yang berkembang dan dilintasi oleh Sungai Ciliwung juga berkontribusi pada peningkatan beban pencemaran di perairan muara Sungai Ciliwung. Saat ini DKI Jakarta yang mempunyai luas 661,52 km2 telah dihuni lebih dari 8,8 juta penduduk (BPS, 2009). Tingginya pertumbuhan penduduk di wilayah DKI Jakarta berimplikasi juga pada peningkatan jumlah beban pencemaran.kompleksitas berbagai kegiatan di sepanjang DAS Ciliwung yang menimbulkan beban polutan dan dipengaruhi oleh karakteristik DAS seperti aktivitas sosial ekonomi dan pemanfaatan lahan di sepanjang DAS seperti terlihat pada Gambar 1. Kondisi perairan muara Sungai Ciliwung yang sudah tercemar mengakibatkan terjadinya kematian massal ribuan ikan di Pantai Marina Ancol pada bulan Mei dan Oktober 2004 serta pada bulan April 2005. Kematian massal ikan tersebut disebabkan oleh fenomena alga bloom yang terjadi akibat ketidakseimbangan lingkungan khususnya di kawasan muara Sungai Ciliwung.Berdasarkan hasil penelitian nilai Indek Pencemaran muara Sungai Ciliwung adalah 10,39;nilai ini menunjukkan bahwa kondisi muara Sungai Ciliwung sudah tercemar berat (Suhartono, 2009). Ketidakseimbangan
Dinamika nitrogen di perairan muara sungai Ciliwung (Devi Dwiyanti Suryono) 1152 Gambar 1. Pola pemanfaatan lahan di sepanjang DAS Ciliwung (Sumber: KLH, 2009) lingkungan yang menimbulkan fenomena alga bloom tersebut disebabkan karena kandungan unsur hara nitrogen yang berlebihan akibat pembuangan limbah organik di perairan muara yang melebihi kemampuan daya asimilasi muara tersebut. Gejala ini akan menyebabkan menurunnya kadar oksigen terlarut sehingga dapat menyebabkan kematian organisme perairan.sumber nitrogen berasal dari limbah kegiatan di darat (landbased pollution) terutama dari aktivitas rumah tangga dan pertanian yang sebagian besar mengandung bahan organik. Hasil penguraian bahan organik tersebut akan menghasilkan unsur hara, diantaranya nitrogen (N).Senyawa nitrogen merupakan unsur sangat penting di dalam perairan karena peranannya dalam reaksi biologi perairan dan merupakan salah satu nutrisi di perairan. Nitrogen merupakan salah satu unsur penting bagi pertumbuhan organisme dan proses pembentukan protoplasma, serta merupakan salah satu unsur utama pembentukan protein. Jika oksigen normal maka keseimbangan akan menuju nitrat. Pada saat oksigen rendah keseimbangan akan menuju amonia dan sebaliknya. Dengan demikian nitrat adalah hasil akhir dari oksida nitrogen. Tetapi apabilakandungan nitrogen berlebihan akibat pembuangan limbah organik di perairan yang melebihi kemampuan daya asimilasi muara tersebut akan menyebabkan pencemaran.penelitian ini secara umum bertujuan untuk mengetahui dinamika reaksi nitrat (NO 3 -), nitrit (NO 2 -), dan amonia (NH 3 ) di sekitar perairan muara Sungai Ciliwung. BAHAN DAN METODE Lokasi Penelitian Lokasi penelitian dilakukan di sekitar perairan muara Sungai Ciliwung meliputi wilayah yang diidentifikasi dipengaruhi oleh kegiatan domestik, pemukiman, industri, dan kondisi alamiah di
1153 Prosiding Forum Inovasi Teknologi Akuakultur 2013 wilayah pantai. Konsentrasi nitrogen dan dinamikanya di perairan muara Sungai Ciliwung diidentifikasi berdasarkan konsentrasi nitrat (NO 3 -), nitrit (NO 2 -), dan amonia (NH 3 ).Lokasi pengambilan sampel kualitas air untuk kualitas air muara, laut, dan sungai ditetapkan secara purposive dengan menggunakan GPS (Global Positioning System). Penentuan posisi sampling dilakukan dengan asumsi titik tersebut dekat dengan sumber pencemaran dan meluas hingga ke pantai. Penentuan titik sampling juga memperhatikan pengaruh situasi pasang surut seperti terlihat pada Gambar 2. Selain data kualitas air, dilakukan juga pengambilan data pasang surut dan kecepatan arus. Analisis Data Metode analisis deskriptif digunakan untuk mengetahui dinamikano 3 di perairan muara Sungai Ciliwung. Analisis deskriptif dimaksudkan untuk mendapatkan gambaran tentang kondisi konsentrasi NO 3 di perairan dibandingkan dengan baku mutu. Selain analisis deskriptif dilakukan juga analisis kuantitatif dengan uji statistik korelasi regresi untuk mengetahui adanya hubungan antara faktor sosial ekonomi dan lingkungan, seperti pertumbuhan penduduk, perubahan penggunaan lahan, dan peningkatan konsentrasi NH 3 - di perairan.dalam hal ini konsentrasi NH 3 - dinyatakan sebagai fungsi dari pertumbuhan penduduk dan perubahan penggunaan lahan. Y = a + b 1 X 1 + b 2 X 2 + b 3 X 3 + b 4 X 4 dimana: Y = Konsentrasi NH 3 - X 1 = Persentase pertumbuhan penduduk X 2 = Persentase peningkatan permukiman X 3 = Persentase peningkatan/penurunan luas hutan X 4 = Persentase peningkatan/penurunan luas kebun Gambar 2. Lokasi pengambilan sampel kualitas air di Perairan Muara Sungai Ciliwung HASIL DAN BAHASAN Perairan Marina Ancol merupakan perairan tempat bermuaranya Sungai Ciliwung yang merupakan salah satu sungai yang bermuara di Teluk Jakarta. Sebelum memasuki muara Sungai Ciliwung di perairan Marina Ancol, Sungai Ciliwung melintasi kawasan padat penduduk seperti pemukiman, perkantoran, dan industri. Muara Sungai Ciliwung di sekitar perairan Marina secara visual tercemar oleh sampah plastik, kertas, kemasan makanan, dan sampah organik lain yang mengapung di permukaan air. Selain itu, kondisi perairan juga berbau tidak sedap. Kawasan perairan muara Sungai Ciliwung memiliki kedalaman berkisar antara 3-7,5 m dengan kecenderungan semakin jauh dari
Dinamika nitrogen di perairan muara sungai Ciliwung (Devi Dwiyanti Suryono) 1154 garis pantai dalamnya semakin bertambah. Kedalaman perairan muara Sungai Ciliwung dipengaruhi oleh pasokan sedimen dari daratan dan pola arus yang selalu bergerak sepanjang tahun, sehingga menyebabkan perairan tersebut mengalami pendangkalan. Kondisi perairan muara Sungai Ciliwung sangat mengkhawatirkan karena pencemaran yang terjadi akibat berbagai kegiatan yang dilakukan di sepanjang aliran Sungai Ciliwung. Konsentrasi nitrogen dan dinamikanya di perairan muara Sungai Ciliwung dapat dilihat pada Gambar 3. Berdasarkan Gambar 3 terlihat bahwa parameter NH 3 dan NO 3 - di perairan muara Sungai Ciliwung telah melampaui baku mutu yang ditetapkan berdasarkan Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 51 Tahun 2004, sedangkan untuk parameter NO 2 -tidak tercantum di dalam baku mutu, karenano 2 - merupakan ion yang tidak stabil.kosentrasi NH 3 dan NO 3 -yang telah melebihi baku mutu tersebut dapat disebabkan karena berbagai aktivitas sepanjang aliran Sungai Ciliwung yang memberikan kontribusi terhadap terakumulasinya beban pencemaran di muara Sungai Ciliwung, seperti kegiatan pemukiman penduduk, industri, pertanian, dan lain-lain. Kondisi pasang surut di perairan muara juga mempengaruhi dinamika reaksi yang terjadi. Seperti pada Gambar 3 yang memperlihatkan konsentrasi NO 3 - yang tinggi pada saat pasang, hal ini menunjukkan adanya reaksi oksidasi akibat adanya limpasan air pada saat pasang yang menyebabkan tingginya konsentrasi NO 3 -. Kondisi sebaliknya terjadi pada Gambar 3 dimana konsentrasi NH 3 lebih tinggi pada saat surut, hal ini disebabkan adanya reaksi reduksi yang menyebabkan tingginya konsentrasi NH 3. Gambar 3. Konsentrasi amonia (NH 3 ), nitrat (NO 3- ) dan nitrit (NO 2 -) di muara Sungai Ciliwung tahun 2003-2008
1155 Prosiding Forum Inovasi Teknologi Akuakultur 2013 Gambar 4 menunjukkan hubungan antara konsentrasi parameter NO 3. Konsentrasi oksigen sangat berpengaruh pada terbentuknya ketiga bentuk parameter tersebut. Pada konsentrasi oksigen rendah, maka akan terjadi reaksi denitrifikasi, sedangkan pada konsentrasi oksigen yang cukup yang terjadi adalah reaksi nitrifikasi. Fenomena nitrifikasi dan denitrifikasi ini terjadi di perairan muara Sungai Ciliwung. Seperti terlihat pada distribusi konsentrasi NO 2 - pada tahun 2003 terjadi proses denitrifikasi, demikian juga hal yang sama terjadi pada tahun 2004, 2005, 2007, dan 2008. Fenomena denitrifikasi yang terjadi di muara Sungai Ciliwung baik pada musim timur maupun musim barat merupakan indikasi buruknya kualitas perairan muara Sungai Ciliwung. N organik + O 2 -> NH 3 -N + O 2 -> NO 2 -N + O 2 -> NO 3 -N amonifikasi nitrifikasi Gambar 4. Siklus nitrogen di bumi (Sumber: Cole, 1988) Proses denitrifikasi yang terjadi di musim barat pada perairan muara tersebut menunjukkan buruknya kondisi kualitas perairan muara.seharusnya pada musim barat yang biasanya terjadi musim hujan, debit air yang masuk ke muara akan lebih besar dibandingkan debit air pada musim timur akan menyebabkan terjadinya reaksi oksidasi, tetapi fenomena yang terjadi adalah sebaliknya. Pada musim barat terjadi reaksi reduksi, hal ini terjadi karena kandungan oksigen terlarut sangat rendah atau bahkan perairan sudah bersifat anoksik, dimana reaksi yang terjadi adalah reaksi pada kondisi anaerob. Hal ini dapat disebabkan karena sumber pencemar yang berasal dari kegiatan di darat. Peningkatan jumlah penduduk berimplikasi pada kebutuhan lahan untuk pemukiman seperti terlihat pada Gambar 5, dan menimbulkan peningkatan beban pencemaran domestik. Hal ini didukung juga oleh hasil uji statistik yang menunjukkan bahwa peningkatan jumlah penduduk yang berimplikasi pada penggunaan lahan untuk pemukiman berdampak pada kualitas perairan muara Sungai Ciliwung. Berdasarkan uji statistik diketahui bahwa terdapat hubungan yang signifikan antara pertumbuhan penduduk, peningkatan persentase permukiman, dan konsentrasi NO 3 - (p<0,05). Berdasarkan uji korelasi parsial diketahui bahwa untuk pertumbuhan penduduk memiliki nilai korelasi yang paling tinggi, yaitu 0,960. Sedangkan untuk parameter NO 3 -, peningkatan pemukiman memiliki nilai korelasi parsial paling tinggi yaitu 0,977. Dengan demikian, kegiatan di darat (land based pollution) berkontribusi pada tingginya beban pencemaran di muara Sungai Ciliwung yang akan mempengaruhi kualitas perairannya.
Dinamika nitrogen di perairan muara sungai Ciliwung (Devi Dwiyanti Suryono) 1156 Gambar 5. Grafik persentase tutupan lahan DAS Ciliwung tahun 2000-2008. (KLH, 2009) KESIMPULAN 1. Dinamika reaksi yang terjadi pada perairan muara Sungai Ciliwung adalah reaksi reduksi baik pada musim timur maupun musim barat. Hal ini mengindikasikan buruknya kondisi kualitas perairan muara Sungai Ciliwung. 2. Peningkatan pertumbuhan penduduk dan perubahan penggunaan lahan di DKI Jakarta berpengaruh signifikan (p<0,05) terhadap peningkatan konsentrasi NH 3 -, dan NO 2 - pada kualitas perairan Muara Sungai Ciliwung. DAFTAR ACUAN Anggraeni. 2002.Kualitas Air Perairan Laut Teluk Jakarta Selama Periode 1996-2002, Program Studi Manajemen Sumberdaya Perairan. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan. IPB. Cole. 1988.Cole, G. A., Textbook of Limnology, Third Edition, Waveland Press, Inc., Illnois, USA. Dahuri, R., Jacub, R., Sapta, P.G., &Sitepu, M. J. 2004.Menata Ruang Laut Terpadu, Cetakan ketiga, Penerbit Pradnya Paramita, Jakarta. Damar, A. 2003, Effects of Enrichment On Nutrient Dynamics, Phytoplankton Dynamics and Productivity in Indonesia Tropical Waters: A Comparasion Between Jakarta Bay, Lampung Bay and Semangka Bay, disertasi Kiel. Christian Albrechts University. Effendi, H. 2003, Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumberdaya dan Lingkungan Perairan, Penerbit Kanisius, Yogyakarta. Fachrul, M.F., Herman, H., &Anita,A. 2006, Distribusi Spasial Nitrat, Fosfat, dan Ratio N/P di Perairan Teluk Jakarta. Makalah Seminar Nasional Penelitian Lingkungan di Perguruan Tinggi, IATPI-ITB, Bandung. Kementerian Lingkungan Hidup Republik Indonesia (KLH-RI).2009.Laporan Akhir Pengelolaan DAS Terpadu, KLH, Jakarta Mukhtasor, 2007, Pencemaran Pesisir dan Laut, Cetakan Pertama, PT. Pradnya Paramita, Jakarta. Ongkosongo, O.S.R. 2010.Kuala, Muara Sungai, dan Delta, LIPI, Jakarta. Rais, J., Budi, S., &Son, D., 2004, Menata Ruang Laut Terpadu, Cetakan Pertama, Penerbit Pradnya Paramita, Jakarta. Rompas, R.M. 1998.Kimia Lingkungan, Penerbit Tarsito, Bandung. Rompas, R.M., Natalie, D.C.R., &Julius, R.R. 2009.Oseanografi Kimia, Penerbit Dewan Kelautan Indonesia, Jakarta. Soemirat, J.2003.Toksikologi Lingkungan, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta. Suhartono, E. 2009, Identifikasi Kualitas Perairan Pantai akibat Limbah Domestik Pada Monsun Timur dengan Metode Indeks Pencemaran, Studi Kasus di Jakarta, Semarang, dan Jepara, Wahana Teknik Sipil Vol. 14 No. 1
1157 Prosiding Forum Inovasi Teknologi Akuakultur 2013 Supriadi, I.H., Dinamika Estuaria Tropik, Oseana, Volume XXVI, Nomor 4, 2001: 1-11. Supriharyono.2002.Pelestarian dan Pengelolaan Sumber Daya Alam di Wilayah Pesisir Tropis, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. UNEP. 2007.Land Based Pollution in The South China Sea, UNEP/GEF/SCS Technical Publication No. 10.