Hipotesis Kandungan logam Pb dan Cu dalam air dan sedimen telah melewati ambang batas baku mutu sesuai peruntukkannya. Terdapat hubungan antara kandungan logam Pb dan Cu dalam air dan sedimen. TINJAUAN PUSTAKA Kondisi Umum Danau Toba Ekosistem kawasan Danau Toba terletak di Pegunungan Bukit Barisan Provinsi Sumatera Utara. Menurut wilayah administrasi pemerintahan Ekosistem Kawasan Danau Toba meliputi 7 (tujuh) kabupaten yaitu: Kabupaten Samosir Kabupaten Toba Samosir Kabupaten Simalungun
Kabupaten Tapanuli Utara Kabupaten Humbang Hasundutan Kabupaten Dairi Kabupaten Karo Secara geografis, ekosistem Kawasan Danau Toba terletak antara koordinat 2 o 10 LU 3 o 0 LU dan 98 o 20 BT 99 o 50 BT. Total luas daerah tangkapan air Danau Toba lebih kurang 4.087,47 km 2 yang terdiri dari 2.292,07 km 2 daratan di Pulau Sumatera (keliling luar danau), 692,80 km 2 daratan Pulau Samosir (ditengah Danau) dan 1.102,60 km 2 berupa perairan Danau Toba (Laketoba, 2011). Pencemaran Perairan Pencemaran air adalah penurunan kualitas air sehingga air tersebut tidak/kurang memenuhi syarat atau bahkan menggangu pemanfaatan. Menurut Organisasi Kesehatan Dunia (WHO), air dinyatakan tercemar apabila terjadi perubahan komposisi atau keadaan kandungannya sebagai akibat kegiatan manusia secara langsung atau tidak langsung, sehingga air tersebut tidak atau kurang sesuai dengan fungsi atau tujuan pemanfaatan asalnya. Didalam UU Nomor 4 tahun 1982 mengenai lingkungan hidup, pencemaran lingkungan didefinisikan sebagai dimasukkannya mahluk hidup, zat energi dan atau komponen lain ke dalam lingkungan oleh kegiatan manusia atau proses alam, sehingga kualitas lingkungan turun sampai pada tingkat tertentu yang
menyebabkan lingkungan menjadi kurang atau tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukkannya. Menurut Haynes (1978) dalam Nurifdinsyah (1993) mengemukakan, bahwa pencemaran terhadap badan air dapat mengakibatkan masuknya zat- zat beracun, bertambahnya padatan tersuspensi, terjadinya deoksidasi dan naiknya temperatur. Pencemaran perairan yang disebabkan oleh kegiatan di darat dapat digolongkan menjadi empat kategori, yaitu (1) pencemaran yang disebabkan limbah industri, (2) pencemaran yang disebabkan karena sampah atau limbah rumah tangga, (3) pencemran yang disebabkan karena sedimentasi, dan (4) pencemaran yang disebabkan oleh kegiatan pertanian. Meningkatnya aktivitas di suatu kawasan diduga dapat menurunkan kualitas lingkungan perairan tersebut. Salah satu pencemaran yang berpotensi dapat menurunkan dan merusak daya dukung lingkungan adalah logam berat. Bahan pencemar logam berat biasanya masuk dari darat. Pencemaran logam berat yang masuk ke lingkungan perairan kebanyakan terjadi akibat adanya buangan limbah industri yang masuk melalui tiga cara yaitu: 1) Pembuangan limbah industri yang tidak terkontrol, 2) Lumpur minyak yang juga mengandung logam berat dengan kandungan tinggi, 3) Adanya pembakaran minyak hidrokarbon dan batu bara di daratan dimana logam berat di lepaskan di atmosfir dan akan bercampur dengan air hujan dan jatuh ke laut (Hutabarat dan Evans, 1985). Logam Berat
Pengertian logam berat adalah logam yang mempunyai massa jenis lebih dari 5 g/cm3. Logam berat dideskripsikan sebagai logam yang mempunyai ciri khas (konduktivitas, kerapatan, stabilitas sebagai kation, dan spesifikasi ligan) tersendiri, dan nomor atom di atas 20. Palar (2004) mengatakan, bahwa selain massa jenis dan nomor atom, logam berat dan senyawanya juga mempunyai karakteristik respon biokimia yang spesifik pada organisme. Menurut Darmono (1995), faktor yang menyebabkan logam berat termasuk dalam kelompok zat pencemar adalah karena adanya sifat- sifat logam berat yang tidak dapat terurai (non degradable) dan mudah diabsorbsi. Berbagai faktor lingkungan berpengaruh terhadap logam berat yaitu keasaman tanah, bahan organik, suhu, tekstur, mineral, liat, dan kadar unsur lain. ph adalah faktor penting yang menentukan transformasi logam. Penurunan ph secara umum meningkatkan ketersediaan logam berat kecuali Mo dan Se. Keberadaan logam berat di perairan dapat berasal dari berbagai sumber, antara lain dari kegiatan pertambangan, rumah tangga, limbah pertanian dan buangan industri. Dari keempat jenis limbah tersebut, limbah yang paling banyak mengandung logam berat adalah limbah industri. Hal ini disebabkan senyawa yang sering digunakan dalam industri adalah sebagai bahan baku, bahan tambahan maupun katalis. Sifat beracun dan berbahaya dari logam berat ditunjukkan oleh sifat fisik dan kimia bahan baik dari segi kualitas dan kuantitasnya (Rochyatun, dkk., 2006). Limbah logam berat yang terdapat di perairan berbentuk organik dan anorganik. Masing-masing bentuk mempunyai sifat yang berbeda, organik akan terlarut dalam air dan anorganik akan mengendap di dasar perairan (sedimen). Logam
berat yang dibuang dari berbagai sumber seperti buangan industri atau pengolahan limbah, lebih dari 90% melekat pada padatan tersuspensi dan akhirnya mengendap ke dasar perairan (Safitri, dkk., 2009). Logam berat yang dilimpahkan ke perairan akan mengalami paling tidak tiga proses, yaitu pengendapan: apabila konsentrasi logam lebih besar daripada daya larut terendah maka komponen yang terbentuk antara logam dan anion yang ada dalam air seperti carbonat, hydroksil atau clorida, maka logam tersebut akan diendapkan. Adsorpsi (berikatan dengan unsur-unsur lain) dan absopsi (penyerapan) oleh organisme-organisme perairan baik secara langsung maupun tidak langsung melalui rantai makanan (Supriharyono, 2002). Timbal (Pb) Menurut Putra (2002) bahwa, secara alamiah Pb dapat masuk ke dalam badan perairan melalui pengkristalan diudara dengan bantuan air hujan, melalui proses modifikasi dari batuan mineral akibat hempasan gelombang dan angin. Pb yang masuk ke dalam badan perairan merupakan dampak dari aktivitas kehidupan manusia. Diantaranya adalah air buangan limbah dari industri yang berkaitan dengan Pb. Palar (2004) menjelaskan sifat sifat timbal sebagai berikut : 1. merupakan logam yang lunak; 2. mempunyai titik lebur yang rendah; 3. merupakan logam yang tahan terhadap peristiwa korosi; 4. bila dicampur dengan logam yang lain membentuk logam campuran yang lebih bagus dari pada logam murninya; 5. Merupakan penghantar listrik yang tidak baik. Logam timbal dalam konsentrasi yang tinggi dalam perairan dapat bersifat racun karena bioakumulatif dalam tubuh organisme air dan akan terus diakumulasi
hingga organisme tersebut tidak mampu lagi mentolerir kandungan logam berat tersebut dalam tubuhnya (Connel dan Miller, 2006). Menurut Rompas (1998), sifat bioakumulatif logam timbal maka dapat terjadi konsentrasi logam tersebut dalam bentuk terlarut dalam air adalah rendah, tetapi dalam sedimen meningkat akibat proses fisika, kimia, biologi perairan, dan dalam tubuh hewan air meningkat sampai beberapa kali lipat (biomagnifikasi). Bila konsentrasi logam berat tinggi di dalam air, ada kecendrungan konsentrasi logam berat tersebut tinggi dalam sedimen. Pengaruh toksisitas akut timbal jarang ditemui, tetapi pengaruh toksisitas kronik paling sering ditemukan. Pengaruh toksisitas kronis sering dijumpai pada pekerja tambang dan pabrik pemurnian logam, pabrik mobil, proses pengecatan, percetakan, pelapisan logam dan pengecatan sistem semprot (Darmono, 1995). Tembaga (Cu) Tembaga dengan nama kimia cupprum dilambangkan dengan nama Cu merupakan unsur logam yang berbentuk kristal dengan warna kemerahan. Unsur tembaga di alam, dapat ditemukan dalam bentuk logam bebas akan tetapi lebih banyak ditemukan dalam bentuk persenyawaan atau sebagai senyawa padat dalam bentuk mineral (Yudo, 2006). Tembaga (Cu) merupakan logam berat yang dijumpai pada perairan alami dan merupakan unsur yang esensial bagi tumbuhan dan hewan. Pada perairan alami kadar tembaga biasanya < 0.02 mg/l (Moore, 1991 dalam Effendi, 2003). Sumber Cu alamiah berasal dari peristiwa pengikisan/erosi batuan mineral, debu-debu dan partikulat Cu dalam lapisan udara, sedangkan dari non alamiah
berasal dari kegiatan manusia antara lain dari industri galangan kapal, industri pengolahan kayu serta limbah rumah tangga (Widowati, dkk., 2008). Cu termasuk unsur esensial bagi kehidupan organisme. Namun dalam jumlah berlebih logam tersebut dapat bersifat racun bagi organisme. Unsur Cu sangat dibutuhkan oleh tubuh organisme hidup untuk pertumbuhan dan perkembangan hidupnya. Dalam hal ini logam Cu berperan sebagai metal cofactor dalam sistem metabolisme organisme hidup (Hutagalung dan Sutomo, 1999). Logam Berat dalam Air Pencemaran logam berat dapat merusak lingkungan perairan dalam hal stabilitas, keanekaragaman dan kedewasaan ekosistem. Dari aspek ekologis, kerusakan ekosistem perairan akibat pencemaran logam berat dapat ditentukan oleh faktor kadar dan kesinambungan zat pencemar yang masuk dalam perairan, sifat toksisitas dan bioakumulasi. Pencemaran logam berat dapat menyebabkan terjadinya perubahan struktur komunitas perairan, jaringan makanan, tingkah laku, efek fisiologi, genetik dan resistensi (Moriarty, 1987 dalam Racmansyah, dkk., 1998). Logam-logam berat yang terlarut dalam badan perairan pada konsentrasi tertentu akan berubah fungsi menjadi sumber racun bagi kehidupan perairan. Meskipun daya racun yang ditimbulkan oleh satu logam berat terhadap semua biota perairan tidak sama, namun hilangnya sekelompok organisme tertentu dapat menjadikan terputusnya satu mata rantai kehidupan. Pada tingkat lanjutan, keadaan tersebut tentu saja dapat menghancurkan satu tatanan ekosistem perairan (Palar, 2004). Logam-logam dalam perairan keberadaannya berasal dari sumber alamiah dan dari aktivitas yang dilakukan oleh manusia, sumber logam alamiah yang masuk
dalam badan perairan bisa berupa pengikisan batu mineral yang banyak bersumber dari perairan, partikel-partikel yang ada di udara yang masuk keperairan dikarenakan terbawa oleh air hujan. Adapun logam yang berasal dari aktivitas manusia berasal dari limbah industri dan limbah rumah tangga (Palar 2004). Pada air tawar yang mengalir, logam yang terkandung umumnya berasal dari buangan air limbah, erosi, dan dari udara secara langsung (Darmono, 1995). Kandungan logam berat yang masuk ke dalam lingkungan perairan akan mengalami pengendapan, pengenceran, dan dispersi, kemudian akan diserap oleh organisme yang hidup di perairan tersebut. Logam berat mempunyai sifat yang mudah mengikat bahan organik dan mengendap di dasar perairan dan berikatan dengan partikel-partikel sedimen sehingga konsentrasi logam berat dalam sedimen dapat lebih tinggi dibandingkan dengan di dalam air (Putri, dkk., 2012). Logam Berat di Sedimen Bahan partikel yang tidak terlarut seperti pasir, lumpur, tanah dan bahan kimia anorganik dan organik menjadi bahan yang tersuspensi di dalam air, sehingga bahan tersebut menjadi penyebab pencemaran tertinggi dalam air. Keberadaan sedimen pada badan air mengakibatkan peningkatan kekeruhan perairan yang selanjutnya menghambat penetrasi cahaya yang dapat menghambat daya lihat/visibilitas organisme air, sehingga mengurangi kemampuan ikan dan organisme air lainnya untuk memperoleh makanan, pakan ikan menjadi tertutup oleh lumpur. Kekeruhan yang tinggi dapat mengakibatkan terganggunya kerja organ pernapasan seperti insang pada organisme air dan akan mengakumulasi
bahan beracun seperti pestisida dan senyawa logam. Pada sedimen terdapat hubungan antara ukuran partikel sedimen dengan kandungan bahan organik. Pada sedimen yang halus, presentase bahan organik lebih tinggi dari pada sedimen yang kasar. Hal ini berhubungan dengan kondisi lingkungan yang tenang, sehingga memungkinkan pengendapan sedimen lumpur yang diikuti oleh akumulasi bahan organik ke dasar perairan. Sedangkan pada sedimen yang kasar, kandungan bahan organiknya lebih rendah karena partikel yang lebih halus tidak mengendap. Demikian pula dengan bahan pencemar, kandungan bahan pencemar yang tinggi biasanya terdapat pada partikel sedimen yang halus. Hal ini diakibatkan adanya daya tarik elektrokimia antara partikel sedimen dengan partikel mineral (Boehm, 1987 dalam Amin, 2002). Dalam proses pengendapan terdapat dua pembagian, yakni sedimen dan sedimentasi. Bhatt (1978) dalam Darmono (1995) mendefinisikan, sedimen sebagai lepasnya endapan pada permukaan bumi yang dapat terkandung dalam udara, air, atau es di bawah kondisi normal. Sedangkan sedimentasi merupakan proses yang meliputi pelapukan, transportasi, dan pengendapan dari sedimen itu sendiri. Konsentrasi logam di suatu perairan selalu berubah-ubah dari waktu ke waktu. Perubahan ini diakibatkan oleh perubahan suhu, ph, kekuatan ionik, dan jumlah dan jenis bahan pencemar, sehingga dapat mengubah konsentrasi logam yang terkandung didalamnya. Kandungan bahan pencemar di musim hujan berbeda dengan musim kemarau. Namun demikian, karena keadaan yang cukup terlindung, kadar logam dalam sedimen relatif jauh lebih stabil dibandingkan komponen abiotik lainnya.
Pada umumnya logam-logam berat yang terdekomposisi pada sedimen tidak terlalu berbahaya bagi makhluk hidup perairan, tetapi oleh adanya pengaruh kondisi akuatik yang bersifat dinamis seperti perubahan ph, akan menyebabkan logam-logam yang terendapkan dalam sedimen terionisasi ke perairan. Hal inilah yang merupakan bahan pencemar dan akan memberikan sifat toksik terhadap organisme hidup bila ada dalam jumlah yang berlebih (Connel dan Miller., 2006). Sedimen dapat digunakan sebagai indikator pencemaran karena perannya sebagai sink bagi bahan- bahan pencemar dari daratan. Kontaminan logam yang telah berada di sedimen akan diserap oleh organisme dasar yang selanjutnya logam tersebut akan ditransfer dari sedimen ke trofik level yang lebih tinggi. Namun demikian, ketersediaan secara biologis logam tersebut bagi organisme bentik tergantung oleh banyaknya faktor termasuk karakteristik geokimia sedimen dan partisi logam- logam tersebut diantara komponen- komponen sedimen yang berbeda. Faktor fisika dan kimia perairan Faktor fisik dan kimia perairan akan berpengaruh pada konsentrasi logam berat terlarut di perairan tersebut. Konsentrasi logam berat yang terlarut dalam air sangat tergantung pada keadaan perairan tersebut dimana semakin banyak aktivitas manusia baik di darat maupun di pantai akan mempengaruhi konsentrasi logam berat dalam perairan. Suhu
Suhu merupakan satu diantara beberapa faktor fisika yang sangat penting dalam lingkungan perairan. Perubahan suhu perairan akan mempengaruhi proses fisika, kimia perairan, demikian pula bagi biota perairan. Peningkatan suhu dapat menyebabkan peningkatan kecepatan metabolisme dan respirasi biota air dan selanjutnya meningkatkan konsumsi oksigen (Effendi, 2003). Kenaikan suhu tidak hanya akan meningkatkan metabolisme biota perairan, namun juga dapat meningkatkan toksisitas logam berat diperairan (Hutagalung dan Sutomo, 1999). ph Nilai ph perairan memiliki hubungan yang erat dengan sifat kelarutan logam berat. Pada ph alami, logam berat sukar terurai dan dalam bentuk partikel atau padatan tersuspensi. Pada ph rendah, ion bebas logam berat dilepaskan ke dalam kolom air. Selain itu, ph juga mempengaruhi toksisitas suatu senyawa kimia. Secara umum logam berat akan meningkat toksisitas nya pada ph rendah, sedangkan pada ph tinggi logam berat akan mengalami pengendapan. Kenaikan ph pada badan perairan biasanya akan diikuti dengan semakin kecilnya kelarutan dari senyawa-senyawa logam tersebut. Umumnya pada ph yang semakin tinggi, maka kestabilan akan bergeser dari karbonat ke hidroksida. Hidroksida ini mudah sekali membentuk ikatan permukaan dengan partikelpartikel yang terdapat pada badan perairan. Lama-kelamaan persenyawaan yang terjadi antara hidroksida dengan partikel-partikel yang ada di badan perairan akan mengendap dan membentuk lumpur (Happy, dkk., 2012).
Oksigen Terlarut (DO) Proses pengadukan sedimen oleh arus tidak hanya menyebabkan terangkatnya sedimen dasar perairan, tetapi bersamaan dengan itu juga menyebabkan terangkatnya bahan bahan organik dan anorganik yang bersifat toksik. Hal ini menyebabkan oksigen digunakan untuk mendekomposisi bahan organik dan mengoksidasi bahan anorganik sehingga kandungan oksigen dalam air menjadi rendah. Rendahnya nilai kandungan oksigen terlarut dapat menyebabkan tingkat toksisitas logam berat meningkat, sehingga daerah tersebut tidak menunjang untuk kehidupan biota perairan. Kekeruhan Kekeruhan adalah gambaran sifat optik air dari suatu perairan yang ditentukan berdasarkan banyaknya sinar yang dipancarkan dan diserap oleh partikel partikel yang ada dalam air. Kekeruhan dapat disebabkan oleh bahan bahan tersuspensi yang bervariasi dari ukuran koloidal sampai dispersi kasar, tergantung dari derajat turbulensinya. Kekeruhan disebabkan oleh bahan bahan organik dan anorganik baik yang tersuspensi maupun yang terlarut, seperti lumpur, pasir halus, bahan anorganik dan bahan organik seperti plankton dan mikroorganisme lainnya (Saeni, 1989).