PROSES NITRFIKASI DI LINGKUNGAN LAUT (II)

4.1.6. Senyawa dan Kandungan Nitrogen Di Laut

             Pengetahuan senyawa dan kandungan N di laut sangat penting untuk diketahui, hal ini mempunyai hubungan erat dengan kehidupan biota laut, dan berkaitan dengan nutrient untuk biota laut. Secara alamiah perkembangan konsentrasi dari nutrient sangat tergantungan dari hubungan antara kedalaman laut dan stok fitoplankton beserta aktivitasnya (Lonshurst, 1988). Studi yang dilakukan di Guinea, Atlantic bagian timur menemukan adanya korelasi antara naiknya turunnya konsentrasi NO₃^- dengan kedalaman laut dan produksi fitoplankton (Herbland dan Voituriesa, 1979). Pada laut yang dalam Zn akan menjadi faktor pembuat masalah dalam hubungan antara kandungan oksigen dan klorofil, oleh karena itu sangat menentukan “batas kandungan nitrat” (nitracline) (Longhurst, 1988), mengingat kandungan N dalam air senantiasa berbentuk ion nitrat dan ion ammonium (Rompas, 1998). Dalam hubungan inlah penting untuk menentukan konsentrasi nutrient terutama senyawa N-nitrat dan N-amonium pada permukaan laut di wilayah tropika dan subtropika (Longhurast, 1988). Hal ini disebabkan pada kedalaman air 0 – 200 m, sinar matahari masih menembus badan air dan akan terjadi aktivitas biologi yang sangat banyak (Rompos, 1998). Di laut ekuatorial kandungan N0₃^- pada kedalaman 100 m mengandung konsentrasi 10 – 25 µgram atom 1-1 dan pada subtropikal berkisar antara 10 – 25 µgram atom 1-1 (Andersen, et al., 1969; Walsh, 1976). Namun dalam keadaan stok klorofil yang tinggi konsentrasi N03- akan menurun (Longshurt, 1988). Beberapa fitoplankton akan mengangkut nitrogen secara vertical ke garis batas nutrient (Eppley, et al., 1968). Beberapa daripadanya dapat membentuk nitrat tetap (Mangue, et al., 1974; Stewart, 1971). Hujan mungkin sangat sedikit sebagai sumber N0₃^- dan NH₄⁺. Dari hasil penelitian dan fenomena alam tersebut di atas, dapat ditarik kesimpulan bahwa jenis-jenis N-anorganik yang utama dalam air adalah ion nitrat (N0₃^-) dan ion amonimum (NH₄⁺). Namun dalam kondisi tertentu masih terdapat ion nitrit dan sebagian besar dari nitrogen terikat dalam nitrogen organic (47,9%), yaitu bahan-bahan yang berprotein, juga terdapat dalam bahan pencemar seperti asam sianida (HCN), asam etilen diamin tetra asetat (EDTA) atau dalam bentuk asam nitrilotriasetat (NTA) (Rompas, 1998).

             Selanjutnya, Soderlund dan Rosswall (1986), melakukan inventarisasi kandungan total nitrogen yang ada di laut. Konsep ini dikutip oleh Rompas (1998), dengan kesimpulan bahwa siklus nitrogen secara global terlihat pada biomasa di laut sekitar 5,3 x 10^1/2 kg tetapi tidak menguraikan secara kuantum distribusinya dilaut.

    

            Kandungan NH₄⁺ dapat ditemui diterumbu karang sebab gas ini merupakan buangan dari organisme akuatik, domestic dan industri. Ion-ion ammonium dan amino-nitrogen (R-NH2 dalam bahan yang berprotein) dioksidasi oleh oksigen dengan adanya ketalis biologi yang cocok :

           

Reaksi di atas dapat terjadi jika ada kandungan oksigen yang cukup memadai. Misalnya untuk pengolahan air pembuangan rumah tangga atau industri, bahan organic jika diberi aerasi intensif maka limbah yang mengandung ion ammonium akan terurai menjadi ion nitrat yang dapat diasimilasi. Dalam keadaan tanpa oksigen, NO3- dapat sebagai penerima electron dalam reaksi-reaksi dengan mikroorganisme sebagai perantara:

NO3 - + 6H + 5e -            1/2 N2 + 3H2O

Kemampuan ion nitrat sebagai penerima electron digunakan dalam proses pengolahan air buangan untuk menghilangkan nitrogen dengan membiarkan ion nitrat mengoksidasi methanol melalui reaksi bakteri dengankondisi anaerob, sebagai berikut :

5CH3 OH + 6 NO 3- +  6 H                5 CO2 + 3N2 + 12H2O

Reaksi tersebut di atas disebut denitrifikasi yang dalam beberapa keadaan reduksi ini merubah semua senyawa itu membentuk ion NH4+.

4.1.7. Siklus Biogeokimia Nitrogen di Perairan Laut

      Dari kajian-kajian tersebut di atas dapat dikaji bahwa nitrogen dalam air terjadi dalam berbagai bentuk senyawa. Nitrogen yang terbanyak dalam bentuk N-molekuler (N₂) yang berlipat ganda jumlahnya daripada nitrit (NO₂) atau nitrat (NO₃), tetapi tidak dalam bentuk yang berguna bagi jasad hidup (Davis, 1986).

      Nitrogen memegang peranan kritis dalam siklus organic dalam menghasilkan asam-asam amino yang membuat protein. Dalam siklus nitrogen, tumbuh-tumbuhan menyerap N-anorganik dalam salah satu gabungan atau sebagai nitrogen molekuler. Tumbuh-tumbuhan ini membuat protein yang kemudian dimakan hewan dan diubah menjadi protein hewan. Jaringan organic yang mati diurai oleh berbagai jenis bakteri, termasuk didalamnya bakteri pengikat nitrogen yang mengikat nitrogen molekuler menjadi bentuk-bentuk gabungan (NO₂, NO₃, NH₄) dan bakteri denitrifikasi yang melakukan hal sebaliknya. Nitrogen lepas ke udara dan diserap dari udara selama siklus berlangsung. Jumlah nitrogen yang tergabung dalam mineral dan mengendap di dasar laut tidak seberapa besar (Romimohtarto dan Juwana, 2001). Pola sebaran nitrogen di Samudera Atlantik, Pasifik dan Samudera India tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan.

      Sebaran menegak dari bentuk-bentuk gabungan nitrogen berbeda di laut. Nitrat terbanyak terdapat di lapisan permukaan, ammonium tersebar secara seragam, dan nitrit terpusat dekat termoklin. Interaksi-interkasi antara berbagai tingkat nitrogen organic dan bakteri sedemikian rupa sehingga pada saat nitrogen diubah menjadi berbagai senyawa anorganik, zat-zat ini sudah tenggelam di bawah termoklin. Hal ini menimbulkan masalah bagi penyediaan nitrogen karena termoklin merupakan penghalang bagi migrasi menegak unsur-unsur ini dan kenyataannya persediaan nitrogen akan menjadi faktor pembatas bagi produktivitas di laut.

      Zat hara merupakan zat-zat yang sangat penting bagi produktivitas primer Phytoplankton daam air. Zat hara anorganik utama yang di perlukan phytoplankton untuk tumbuh dan berkembang baik adalah nitrogen dalam bentuk nitrat.

      Dalam perairan, nitrogen dapat di temukan dalam bermacam-macam bentuk yaitu Nitrogen (N₂), amoniak (NH₃), Amonium (NH₄), nitrit (NO₂^-) dan nitrat (NO₃^-). Gas nitrogen yang lenyap dari lautan sebagai gelembung gas dan dapat juga terevaporasi ke udara yang digunakan oleh ganggang dan beberapa bakteri untuk pertumbuhan (Alaert dan Santika, 1984)

      Nitrogen dalam perairan terdapat dalam bentuk gas nitrogen, nitrit, nitrat, aminiak dan amonium. Dalam keadaan aerob, kandungan oksigen terlarut berada dalam kondisi yang cukup. Nitrogen di ikat oleh organisme renik menjadi nitrathanya dalam bentuk nitrat, maka organisme renik yang terdiri dari zooplankton dan phytoplankton akan diserap oleh organisme nabati yaitu produsen primer yang kemudiannya di olahnya menjadi protein, selanjutnya menjadi sumber energi bagi mahluk hidup di perairan (Wardoyo, 1981)

      Secara alami konsentrasi nitrat diperairan laut hanya beberapa mg/l. senyawa nitrat merupakan salah satu sel nutrisi yang merangsang pertumbuhan organisme laut, sehingga secara langsung dapat mengontrol perkembangan produksivitas primer

      Koesoebiono (1980) menyatakan bahwa pada umumnya diantara senyawa nitrogen anorganik di laut, nitrat merupakan yang tertinggi, adapun kandungan masing-masing senyawa nitrogen anorganik adalah sebagai berikut : NH₃-N berkisar 5-50 mg/m³, NO₂-N berkisar 0,1 – 50 mg/m³, dan NO₃-N berkisar 1-600mg/m³.

      Kelimpahan nitrat yang tidak terkendali di perairan yang di sebabkan oleh aktivitas manusia seperti penggunaan pupuk dan pembuangan limbah ke perairan yang dapat menyebabkan terjadinya kondisi yang aerob. Fenomena eutrofikasi di perairan sering terjadi di daerah pantai yang secara langsung di pengaruhi oleh adanya penyebaran nitrat dari darat (Nontji, 1987)

      Persyaratan nitrogen anorganik seperti amoniak, nitrit, nitrat sangat penting dalam menentukan produktivitas suatu komunitas, khususnya nitrat dan amoniak, dapat juga digunakan oleh tumbuhan hijau terutama oleh macam-macam algae dalam dalam produktivitas primer

      Nitrogen masuk melalui atmosfer dengan cara fiksasi atau proses perubahan gas nitrogen menjadi suatu elemen yang dapat di gunakan dalam kehidupan karena adanya peristiwa oksidasi, fiksasi yang terjadi di atmosfer terbagi menjadi dua bagian yaitu fiksasi atau fiksasi yang di sebabkan oleh kilat, petir yang membentuk nitro oksida dan fiksasi hayati atau pengikatan nitrogen secara langsung oleh jasad renik

      Aktivitas mikroorganisme seperti nitrosomonas juga dapat menambahkan kandungan nitrogen di perairan dimana amonium akan berubah menjadi nitrat dengan reaksi :

      NH₄ + 0,5 O₂ → NO₂ + 2 H⁺ + CO₂

      Sebelum menjadi amonium, senyawa nitrogen organik akan diubah menjadi molekul yang lebih sederhana melalaui peristiwa ammonifikasi dengan proses :

      (NH₂)₂ CO + H₂O → 2 NH₃ + CO₂

             Dimana amoniak yang terbentuk akan kembali dimanfaatkan oleh tumbuhan dan sebagian lagi dioksidasi menjadi nitrat dan nitrit melalui proses nitrifikasi atau konversi ion amoniak menjadi nitrat yang esensial, hasil konversi ini digunakan sebagian besar tumbuh-tumbuhan melalui proses :

      4 NH₄ + 6 O₂ → 4 NO₂ + 8 H⁺ + H₂O

      4 NO₂ + 2 O₂ → 4 NO₃

             Sebagian NO₃ akan tercuci kekolom air dan sedimen, sebagian lagi ke atmosfer dalam bentuk N₂ dan H₂O melalui proses denitrifikasi dengan proses :

      5 CH₂O + 4 NO₃ + 4 H⁺ → 2 N₂ + 5 CO₂ + 7 H₂O

            Mineral solution juga memberi peranan penting dalam proses biogeokimia nitrogen di perairan yaitu dengan terkikisnya batuan dari daratan yang mengandung nitrogen kemudian juga upwelling yang mampu mengaduk kembali nitrogen yang berada di dalam lautan untuk ke bagaian atas.

      Limbah perkotaan dan penggunaan pupuk pertanian akan memberikan efek yang cukup signifikan terhadap kandungan nitrogen di kolom air, karena limbah perkotaan dan pupuk pertanian dapat menstimulasi kandungan nitrogen.

      Menurut Riley dan Chester (1971) menyatakan bahwa sumber nitrogen di laut berasal dari limpasan air laut, difusi dari atmosfer, letusan gunung berapi, aktivitas mikroorganisme pengikat nitrogen dan limbah pemukiman serta industri.

      

      Senyawa-senyawa nitrogen di perairan berasal dari atmosfer, sumber perairan, sisa makanan, organisme yang telah mati dan dari hasil metabolisme serta eksresi hewan-hewan air.

      Nitrat merupakan makronutrien yang penting dalam proses fotosintesis untuk menghasilkan zat organik. Input padatan organik ke laut melalui beberapa cara : input dari daratan melalui sungai (buangan rumah tangga dan industri), atmosfer, eskresi organisme laut, suspensi padatan organik dari sedimen dan komposisi atau penguraian organisme yang telah mati (Connell dan Hawker, 1992)

      Penambahan nitrogen dalam tanah dan air laut berasal dari atmosfer melalui peristiwa hujan dan petir, selain itu juga melalui aktivitas bakteri, limbah yang mengandung senyawa nitrogen yang berupa bahan organik protein dan senyawa anorganik seperti pupuk nitrogen (Odum, 1971)

      Sumadwijaya (1989) menyatakan persyaratan nitrogen anorganik juga dibentuk dalam perairan itu sendiri, air hujan, perombakandidaratan, letusan gunung berapi, run off dan air yang mengandung persenyawaan nitrogen...

Artikel terkait :