IV. BEBERAPA PRINSIP EKOLOGI DAN EKOTOKSIKOLOGI PENCEMARAN

Eko Heryadi, S.Hut.,M.P.,M.Sc.

Prinsip ekologi dan pencemaranLingkungan mahluk hidup keragaman luas faktor fisika, kimia dan biologi

Ekosistem turun temurun adaptasi

Pencemaran perubahan ekosistem

Prinsip ekologi dan pencemaran

Ekosistem

Pencemaran Alamiah(suhu, pH, hara)

Pencemaran Senyawa Eksogenus(pestisida, PCBs, HM, etc

Perubahan Ekosistem Kematian/ Seleksi Alam

Ekosistem yg beradaptasi

Ecosystems can be seen more powerfully as sequences of events rather than as things in a place. These events are transformations of matter and energy that occur as the ecosystem does its work. Ecosystems are process-oriented and more easily seen as temporally rather than spatially ordered. (Allen and Hoekstra 1992)

Prinsip ekologi dan pencemaran

1. Terdapat penurunan dalam kesesuaian daerah pada suatu habitat sebagai komponen hidup suatu ekosistem yang telah mantap secara alamiah dan telah beradaptasi pada daerah itu

2. Terdapat suatu dampak buruk pada spesies tertentu dan kelompok yang berkaitan dengan intensitas dan jenis pencemaran

3. Suatu Perubahan pada struktur komunitas terjadi dan sebagai hukum umum, jumlah spesies yang ada akan menurun

4. Aliran energi dan bahan dalam ekosistem dapat berubah

5. Perpindahan mahluk hidup besar dengan daya hidup yang lebih panjang akan terjadi

Kelompok Pencemar Umum

1. Bahan Organik, terdiri dari karbohidrat, protein dan lemak menyebabkan berkurangnya oksigen terlarut dengan cara menstimulasi pertumbuhan jasad renik

2. Hara Makanan Tumbuhan, Senyawaan ini biasanya kaya akan nitrogen dan fosfor serta menstimulasi pertumbuhan tanaman secara berlebihan

3. Zat – zat beracun, Senyawaan yg mengganggu metabolisme dan aktivitas fisiologis mahluk hidup

4. Padatan Tersuspensi, Senyawaan ini memiliki pengaruh yang mirip dengan senyawaan beracun namun bertindak melalui hubungan timbal balik fisik pada kepekatan yg cukup tinggi

5. Energi, Disebabkan oleh pelepasan panas. Pengaruhnya mirip dengan pengaruh zat beracun

6. Jasad Renik Patogen, menyebabkan suatu pengaruh beracun pada mahluk hidup.

Ekologi Deoksigenasi dan Pengkayaan Hara Makanan

Ekologi Deoksigenasi dan Pengkayaan Hara Makanan

Merupakan proses terpenting pada pencemaran di daerah perairan

Deoksigenasi disebabkan oleh penambahan bahan organik yang kaya akan energi kimia (karbohidrat, protein dan lemak) ke dalam tubuh air

Oksigen terlarut adalah penting untuk berlangsungnya kehidupan mahluk hidup air yang aerobik,

berkurangnya oksigen terlarut menyebabkan perubahan dalam struktur ekologi dari komunitas yg ada

10

BOD (Biochemical Oxygen Demand): ukuran tak langsung banyaknya oksigen untuk dekomposisi materi organik dalam limbah oleh mikroorganisme.

COD (Chemical Oxygen Demand): ukuran tak langsung banyaknya oksigen untuk oksidasi materi organik nonbiodegradable dalam limbah dengan K2Cr2O7 dalam asam.

11

TOC (Total Organic Carbon), TOD (Total Oxygen Demand). Pengukuran TOC: membakar sampel dan

menghitung konsentrasi CO2. Pengukuran TOD: membakar sampel dan

menghitung konsentrasi O2 yang digunakan.

Kandungan zat organik yang dapat menurunkan oksigen terlarut (Dissolved Oxygen / DO). DO minimum adalah 5 ppm.

12

TDS (Total Dissolved Solid), termasuk garam-garam anorganik. Contoh garam anorganik: senyawa besi,

senyawa karbonat, senyawa N, P, K menyebabkan eutrofikasi, senyawa nitrat menyebabkan methemoglobinemia pada bayi.

Asam / Basa Asam menyebabkan: iritasi, korosi.

Kaustik 25 ppm menyebabkan: ikan mati, mengganggu flokulasi alum, merusak vegetasi dan caustic embritlement.

Perubahan pH mempengaruhi kelarutan logam.

Ekologi Deoksigenasi dan Pengkayaan Hara Makanan

Bila BOD didalam perairan tinggi, maka persediaan oksigen terlarut (DO) didalamnya menurun. Antara BOD dan DO terjadi hubungan fungsi berbanding terbalik.

Meskipun kelarutan oksigen selalu menurun dipakai untuk oksidasi zat organik (proses deoksigenasi), secara alamiah terdapat mekanisme untuk mengganti oksigen yang berkurang dengan proses reoksigenasi (penambahan oksigen).

Proses reoksigenasi akan menjadi lebih besar bila luas kontak permukaan antara air tercemar dan atmosfer semakin luas (Clark djp, 1977, dalam Ciptomulyono, 1985).

Ekotosikologi Zat Beracun

Ekotosikologi Zat Beracun

2 jenis dasar pengaruh zat beracun pada ekosistem Toksisitas kematian akut (Lethal) pada

waktu singkat karena buangan zat beracun, atau perlakuan suatu daerah dengan bahan beracun pada satu kali kesempatan

Pengaruh belum mematikan (sublethal) yang kronis dapat terjadi dalam suatu daerah akibat timpaan kepekatan yang belum mematikan selama selang waktu yang lama.

Ekotosikologi Zat Beracun

Hewan lebih peka terhadap racun lingkungan daripada tumbuhan

Pengaruh toksik seringkali paling akut dengan hewan pemakan rumput atau pemakan segala

Pada kasus keracunan yang tinggi (akut), tumbuhan akan lebih dulu berkurang jumlah populasinya dibandingkan hewan, namun

Proses recovery terhadap proses keracunan ini akan lebih cepat dialami tumbuhan daripada hewan

17

Bahan berbahaya dan beracun, termasuk logam berat (ferrous dan non-ferrous) dan zat kimia. Logam berat: Al, Sb, As, Ba, Be, Cr, Co, Cd,

Cu, Fe, Pb, Mn, Hg, Mo, Ni, Se, Ag, Ti, V, Zn. Senyawa kimia: pestisida, sianida, sulfida,

fenol, dsb. Cd dari limbah industri kimia tertentu; Hg

dari industri klor-alkali, cat, pertambangan, kertas, pembakaran bahan bakar fosil; Pb dari peleburan timah hitam dan accu.

Padatan Tersupensi

Padatan Tersupensi

Konsentrasi zat padat yang tinggi dapat: menurunkan DO, menghambat fotosintesis, meningkatkan turbiditas, menghambat pernapasan dan memusnahkan spawning bed.

Dampak utama terhadap ekosistem adalah hilangnya mahluk hidup makanan, juga

Terjadi penurunan dalam jumlah ikan dan mahluk hidup lainnya yang menggunakan alat penglihatan untuk memburu mangsanya

Ekologi Panas

Ekologi Panas

Pada pencemaran panas, ekosistem perairan memiliki pengaruh yang besar daripada ekosistem di daratan

Pada situasi umum, ekosistem menerima energi panas normal dari perubahan iklim harian dan musiman

Mahluk hidup dapat mengadaptasi terhadap ketegangan terhadap panas

Suatu ekosistem yg terkena ketegangan panas menghasilkan suatu proses seleksi dan perkembangan simpanan turunan yang toleran terhadap panas

Jadi, perubahan jangka panjang dalam ekosistem dapat berbeda daripada pegaruh jangka pendek

Ekologi Panas

Pada percobaan laboratorium, banyak zat beracun akan bertambah daya racunnya (toksisitas) dengan bertambahnya suhu

Laju respirasi bertambah dengan kenaikan suhu dan akan menyebabkan laju metabolisme dan pengeluaran yang lebih tinggi

Ekologi Panas

Karena pernafasan mahluk hidup bertambah seiring kenaikan suhu, akan terjadi laju pemakaian oksigen terlarut, pengaruhnya : (Johannes dan Betzer, 1975)1. Tingkatan oksigen terlarut dalam air tropis umumnya

lebih rendah daripada air daerah beriklim sedang karena suhu sekelilingnya lebih tinggi

2. Laju penurunan oksigen air disebabkan oleh pembuangan bahan organik akan lebih cepat karena laju pernafasan mahluk hidup yang lebih tinggi

3. Kebutuhan oksigen akan menurun lebih cepat dengan jarak dari titik buangan dan waktu

4. Karena laju pernafasan yang lebih tinggi dan tingkat oksigen terlarut yang lebih rendah, ekosistem perairan tropis umumnya akan lebih mendekati tingkatan oksigen terlarut yang terbatas

Jasad Renik Patogenik

Jasad Renik Patogenik

Merupakan suatu faktor pencemaran air yang sangat penting, khususnya yang berkaitan dengan kesehatan manusia

Dampaknya bagi populasi alamiah sangat kurang penting. Namun, penyakit akibat jasad renik dari pencemaran dapat mempengaruhi populasi alamiah

Bioaccumulation and Bioconcentrationin Aquatic Organisms

Bioaccumulation and bioconcentration are terms describing the transfer of contaminants from the external environment to an organism.

In aquatic organisms, bioaccumulation can occur from exposure to sediment (including pore water) or via the food chain (termed trophic transfer).

Bioconcentration is the accumulation of waterborne contaminants by aquatic animals through nondietary exposure routes.

Biomagnification is defined as the increase in contaminant concentration in an organism in excess of bioconcentration.

Biomagnification appears most significant for benthic-based food webs and for very hydrophobic contaminants resistant to biotransformation and biodegradation.

Bioaccumulation and Bioconcentrationin Aquatic Organisms

A multitude of factors influence contaminant bioaccumulation and bioconcentration including biological processes (e.g., feeding ecology, living habits, physiology/biochemistry) and the chemistry and composition of the aquatic environment.

For organic chemicals, equilibrium partitioning between the organism and the aquatic environment is an important process driving contaminant accumulation.

Bioaccumulation and bioconcentration of metals is additionally complex because of saturable uptake (even at low exposure concentrations) and regulation of internal concentrations.

Estimation and measurement of bioaccumulation has become increasingly important in ecological risk assessment but will remain difficult because of the spatial and temporal heterogeneity of the environment and the biological diversity of aquatic organisms.