1 BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Proses adsorpsi antar partikel tersuspensi dalam kolom air terjadi karena adanya muatan listrik pada permukaan partikel tersebut. Butir lanau, lempung dan koloid asam humus yang tersuspensi dan terangkut memasuki wilayah estuari melalui aliran sungai mempunyai kecenderungan bermuatan listrik negatif, dengan peningkatan salinitas, interaksi dengan kation bebas di perairan menyebabkan adanya penetralan dan mengurangi muatan negatif. Perubahan muatan ini juga dipengaruhi oleh adanya pelapisan (coating) partikel tersuspensi oleh bahan organik terlarut (DOM). Fenomena perubahan muatan listrik partikel tersuspensi tersebut menyebabkan gaya atraktif molekular (Gaya Van Der Walls) mendominasinya. Peningkatan gaya ini menyebabkan kekuatan tarik menarik antar partikel menjadi lebih kuat, sehingga saat partikel bertabrakan akan membentuk flokulasi yang kemudian disusul terjadinya pengendapan partikel karena gaya gravitasi (Sanusi, 2006). Proses Adsorpsi yang diikuti oleh proses flokulasi menyebabkan konsentrasi logam berat terlarut mengalami pengurangan. Sebaliknya, proses desorpsi atau pelarutan kembali oleh partikel menyebabkan konsentrasi logam berat terlarut mengalami penambahan. Logam berat terdapat di seluruh lapisan alam, namun dalam konsentrasi yang rendah. Dalam air laut, konsentrasinya berkisar antara 10-5 10-3 ppm. Pada tingkat kadar yang rendah ini, beberapa logam berat umumnya dibutuhkan oleh organisme untuk pertumbuhan dan perkembangan hidupnya. Namun sebaliknya, bila kadarnya meningkat logam berat dalam air laut menjadi racun (Philips, 1980). Peningkatan kadar logam berat dalam air laut terjadi karena masuknya limbah yang mengandung logam berat ke lingkungan laut. Limbah yang banyak mengandung logam berat biasanya berasal dari kegiatan industri, pertambangan, pemukiman dan pertanian. Pada umumnya sebelum ke laut, limbah tersebut masuk ke estuari melalui aliran sungai.
2 Air sungai merupakan tempat pembuangan berbagai limbah domestik maupun industri, khususnya pengolahan limbah logam. Logam-logam ini akan diserap oleh padatan tersuspensi yang ada di sungai dan sebagian lagi terendapkan di dasar perairan. dengan berbagai ukuran. Logam berat yang terdapat dalam air sungai (terlarut, teradsorpsi oleh material tersuspensi, dan sedimen) lama kelamaan akan terbawa oleh air sungai menuju ke laut. Estuari adalah tempat penampungan pertama semua unsur polutan yang dibawa oleh air sungai. Estuari adalah perairan yang semi tertutup yang berhubungan bebas dengan laut, hingga air laut dengan salinitas tinggi dapat bercampur dengan air tawar (Pickard, 1970). Kombinasi pengaruh air laut dan air tawar tersebut akan menghasilkan suatu komunitas yang khas, dengan kondisi lingkungan yang bervariasi, antara lain: 1. tempat bertemunya arus sungai dengan arus pasang surut, yang berlawanan menyebabkan suatu pengaruh yang kuat pada sedimentasi, pencampuran air, dan ciri-ciri fisika lainnya, serta membawa pengaruh besar pada biotanya. 2. pencampuran kedua macam air tersebut menghasilkan suatu sifat fisika lingkungan khusus yang tidak sama dengan sifat air sungai maupun sifat air laut. 3. perubahan yang terjadi akibat adanya pasang surut mengharuskan komunitas mengadakan penyesuaian secara fisiologis dengan lingkungan sekelilingnya. 4. tingkat kadar garam di daerah estuaria tergantung pada pasangsurut air laut, banyaknya aliran air tawar dan arus-arus lain, serta topografi daerah estuari tersebut. Estuari dicirikan dengan tingkat kekeruhan yang tinggi. Kekeruhan ini disebabkan karena percampuran air tawar dan air laut di estuari yang menyebabkan bertambahnya nilai salinitas, sehingga kekuatan ionik semakin bertambah (Chester, 1990). Bertambahnya kekuatan ionik ini menyebabkan gaya tarik menarik antara partikel menjadi lebih kuat dan mengakibatkan terkumpulnya suatu materi yang sering disebut dengan flokon atau gumpalan. Apabila gaya tarik menarik ion ini besar, maka ukuran flokon akan semakin besar. Selain itu, partikel-partikel yang ada di kolom air mempunyai kemampuan mengadsorpsi logam berat dan mengurangi konsentrasi terlarut logam berat tersebut. Estuari bertindak sebagai filter bahan-bahan
3 kimia, termasuk logam berat yang terbawa oleh aliran sungai. Filter ini bekerja terutama melalui perubahan dari fase terlarut mejadi fase partikel. Kawasan Muaragembong merupakan estuari yang merupakan muara dari tiga sungai, yaitu Sungai Mati, Sungai Citarum Bekasi Laut (CBL), dan Sungai Gembong. Sebagian besar penduduk Muara Gembong bermatapencaharian sebagai nelayan, menangkap ikan, kepiting dan juga udang untuk dijual ke Jakarta khususnya ke daerah Cilincing, Ancol, dan Muara Angke Kecamatan ini terdiri dari enam desa, Jayasakti seluas 220 hektare (Ha), Pantai Mekar 235 Ha, Pantai Sederhana 65 Ha, Pantai Bahagia 265 Ha, Pantai Bakti 2,90 Ha, dan Pantai Harapan Jaya dengan lahan terluas 275 Ha (Pemda Bekasi. 2007). Kawasan pemukiman penduduk pinggir laut dengan luas lahan keseluruhan 14.009 hektar tersebut didominasi oleh lahan perairan. Tambak perikanan seluas 10.125 Ha menjadi mata pencaharian utama (60 persen) dari total jumlah penduduk (36.181 jiwa). Yang menjadi andalan utama dari tambak ini adalah, ikan bandeng, kepiting petelur, kerang dan udang. Pencemaran logam berat di kawasan Muara gembong saat ini memang sudah dalam tahap memprihatinkan. Konsentrasi beberapa logam berat juga terindikasi melebihi batas ambang yang diperbolehkan berdasarkan Keputusan Menenteri Lingkungan Hidup No. 51/2004 tentang Baku Mutu Air Laut untuk biota laut. Misalnya, konsentrasi Cu terlarut mencapai 0,34 mg/l, Pb mencapai 5,02 mg/l, Zn mencapai 0,18 mg/l, Hg mencapai 0,12 ug/l dan Cd yang mencapai 0,033 mg/l ( Sulistyowati, 2000). Perumusan Masalah Sungai sebagai sumber utama logam baik dalam bentuk partikel maupun terlarut. Logam berat yang dibawa oleh air sungai masuk ke laut melalui estuari. Konsentrasi logam terlarut ini dipengaruhi oleh berbagai proses yang ada di estuari seperti proses pengenceran, flokulasi, adsorpsi, dan desorpsi oleh partikel. Menurut Libes (1992) Pada umumnya, logam berat dalam bentuk partikel hadir sebagai kation yang teradsorpsi pada permukaan mineral lempung (clay). Ketika air sungai membawa lempung ke estuari dengan salinitas > 5 maka kation-
4 kation berubah menjadi terlepas. Penambahan kekuatan ionik yang terjadi ketika air tawar dan air laut bertemu menyebabkan logam berat mengalami desorbsi. Dengan penambahan kekuatan ionik ini pula, serta ph menyebabkan logam terlarut berubah menjadi fase partikel melalui proses adsorpsi. Dengan demikian, logam berat yang telah teradsorpsi oleh padatan tersuspensi di sungai cenderung mengalami peningkatan konsentrasinya setelah memasuki estuari karena perbedaan salinitas. Proses adsorpsi antar partikel tersuspensi dalam kolom air terjadi karena adanya muatan listrik pada permukaan partikel tersebut (Sanusi, 2006). Butir lanau, lempung dan koloid asam humus yang tersuspensi dan terbawa memasuki estuari melalui aliran sungai mempunyai kecenderungan bermuatan listrik negatif (Libes, 1992;Wibisono, 2005; Sanusi, 2006). Dengan peningkatan salinitas, interaksi dengan kation bebas di perairan menyebabkan adanya penetralan dan mengurangi muatan negatif. Perubahan muatan ini juga dipengaruhi oleh adanya pelapisan (coating) partikel tersuspensi oleh bahan organik terlarut (DOM). Fenomena perubahan muatan listrik partikel tersuspensi tersebut menyebabkan gaya atraktif molekuler (gaya van der walls) mendominasinya. Peningkatan gaya ini menyebabkan kekuatan tarik menarik antar partikel menjadi lebih kuat, sehingga saat partikel bertabrakan akan membentuk flokulasi yang kemudian disusul terjadinya pengendapan partikel karena gravitasi. Keberadaan logam berat di estuari, baik dalam bentuk ion bebas, teradsorpsi oleh padatan tersuspensi dan partikel sedimen, sangat dipengaruhi oleh salinitas, interaksi fisik dan kimia aktivitas biologi dan di estuari (Tsail, et al, 2003). Salinitas sangat berpengaruh pada konsentrasi logam berat dalam fase terlarut Apabila peningkatan salinitas dapat meningkatkan pertukaran logam berat dengan karbonat, maka efek racun pada logam berat tersebut akan meningkat pula (Tsail, et al, 2003). Proses adsorpsi yang berlangsung dalam kolom air dipengaruhi oleh ph, salinitas, konsentrasi ligan inorganik dan organik, proses fisik biologi, kimia dan kehadiran adsorbent dan adsorbate. Material padatan tersuspensi dan material terlarut di estuari akan saling berinteraksi, dan hasil dari interaksi itu adalah adanya perubahan berupa penambahan (addition) atau pengurangan (removal) komponen
5 terlarut di estuari. Proses Adsorpsi yang diikuti oleh proses flokulasi menyebabkan konsentrasi logam berat terlarut mengalami pengurangan. Sebaliknya, proses desorpsi atau pelarutan kembali oleh partikel menyebabkan konsentrasi logam berat terlarut mengalami penambahan. Proses pengurangan dan penambahan ini dipengaruhi oleh salinitas, ph, dan kandungan bahan organik dalam padatan tersuspensi (Libes, 1992). Penggumpalan (Flocculation) terjadi di estuari karena adanya percampuran air yang berbeda salinitasnya. Peningkatan salinitas akan menyebabkan bertambahnya kekuatan ikatan ionik (ionic strength). Penggumpalan ini dipengaruhi oleh komponen organik seperti material humus maupun an organik, termasuk didalamnya karena adanya mineral lempung tersuspensi yang terbawa oleh air sungai dan spesies koloidal dari besi (Fe) dan material organik terlarut. Proses adsorpsi yang berlangsung di estuari yang telah tercemar logam berat berpotensi untuk mengendapkan unsur tersebut ke dasar perairan. Kepiting, kerang hijau dan hewan lainnya yang hidupnya melekat pada substrat, sangat beresiko tinggi terjadi akumulasi logam berat dalam tubuhnya, yang selanjutnya akan berbahaya pula apabila dikonsumsi oleh manusia Untuk mengetahui seberapa besar logam berat teradsorpsi oleh padatan tersuspensi total (logam berat teradsorpsi di sungai maupun di estuari), maka perlu data tentang konsentrasi logam berat terlarut, konsentrasi logam berat dalam padatan tersuspensi dan sedimen, salinitas, ph, dan TSS di lokasi penelitian. Pengukuran salinitas pada saat pasang dan surut, akan dapat menentukan tipe estuari di lokasi penelitian dan sangat dipengaruhi oleh hidrodinamika perairan, seperti pasang surut, arus, dan debit sungai. Adapun Perumusan masalah disajikan pada Gambar 1 berikut ini.
6 Logam Berat dalam Padatan Tersuspensi dan yang Terlarut dalam air sungai. Estuari Logam Berat Terlarut di estuari Desorpsi Logam Berat dalam Padatan Tersuspensi di estuari Kolom air Adsorpsi oleh padatan tersuspensi Faktor Lingkungan yang mempengaruhi. - Salinitas - Temperatur - Pasut dan arus - ph - Fraksi sedimen - Kadar dan komposisi padatan tersuspensi Sedimentasi Sedimen Resuspensi Disolusi Gambar 1. Perumusan masalah Tujuan Penelitian 1. Mengkaji karakteristik fisik estuari di daerah penelitian. 2. Menentukan komposisi inorganik dan organik padatan tersuspensi dan hubungannya dengan kapasitas adsorpsi (Adsorption Capacity) terhadap logam berat terlarut. 3. Menentukan indeks kelarutan (Dissolved Transport Index) unsur logam berat di lokasi Penelitian.