BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Daerah Aliran Sungai ( DAS )

Penelitian ini meliputi suatu wilayah di wilayah Bantar Panjang sebagai

bagian dari Daerah Aliran Sungai Citarum. Secara umum, Daerah Aliran Sungai

(DAS) dapat didefinisikan sebagai suatu wilayah, yang dibatasi oleh batas alam

(seperti punggung bukit atau gunung) maupun batas buatan (seperti jalan atau

tanggul), dimana air hujan yang turun di wilayah tersebut memberi konstribusi

pada aliran sungai yang bersangkutan. Menurut kamus Webster, DAS adalah

suatu wilayah yang dibatasi oleh pemisah topografi, yang berfungsi menampung

air yang menerima hujan, menyimpan dan mengalirkannya ke sungai yang

bersangkutan, dan seterusnya ke danau atau laut (Suripin, 2004).

DAS merupakan suatu ekosistem dimana didalamnya terjadi suatu proses

interaksi antara faktor-faktor nonbiotik, biotik, dan manusia (Suripin, 2004).

Sistem ekosistem tersebut mempunyai sifat tertentu, yang dipengaruhi jumlah dan

jenis komponen yang menyusunnya. Besar-kecilnya ukuran ekosistem tergantung

pada sudut pandang dan batas yang diberikan pada ekosistem tersebut (Asdak,

2004).

Ekosistem suatu DAS merupakan bagian yang amat penting karena

mempunyai fungsi perlindungan terhadap DAS yang bersangkutan. Aktifitas di

dalam DAS, yang menyebabkan perubahan ekosistem, misalnya perubahan tata

guna lahan, khususnya di daerah hulu, dapat memberikan dampak pada daerah

hilir sungai yang bersangkutan, berupa perubahan fluktuasi debit air dan

kandungan sedimen serta material terlarut lainnya (Suripin, 2004). Oleh karena

itu, DAS hulu seringkali menjadi fokus perencanaan pengelolaan mengingat,

bahwa dalam suatu DAS, daerah hulu dan hilir mempunyai keterkaitan biofisika

melalui daur hidrologi (Asdak, 2004).

Ekosistem suatu DAS biasanya dibagi menjadi daerah hulu, tengah dan

hilir. Secara biogeofisik, daerah hulu dicirikan sebagai berikut: merupakan daerah

konservasi, mempunyai kerapatan drainase lebih tinggi, merupakan daerah dengan

kemiringan lereng besar (lebih besar dari 15%), bukan merupakan daerah banjir,

II - 1

pengaturan pemakaian air ditentukan oleh pola drainase, dan jenis vegetasi

umumnya merupakan tegakan hutan. Sementara daerah hilir DAS dicirikan

sebagai berikut: merupakan daerah pemanfaatan, kerapatan drainase lebih kecil,

merupakan daerah dengan kemiringan lereng kecil sampai dengan sangat kecil

(kurang dari 8%), pada beberapa tempat merupakan darah banjir (genangan),

pengaturan pemakaian air ditentukan oleh bangunan irigasi, dan jenis vegetasi

didominasi tanaman pertanian kecuali daerah estuaria yang didominasi hutan

bakau/gambut. Sedangkan daerah aliran sungai bagian tengah merupakan daerah

transisi dari kedua karakteristik biogeofisik di atas (Asdak, 2004).

Perubahan lansekap, termasuk perubahan tata guna lahan dan/atau

pembuatan bangunan yang dilaksanakan di daerah hulu DAS, tidak hanya akan

memberikan dampak di daerah dimana kegiatan tersebut berlangsung (hulu DAS),

tetapi juga akan menimbulkan dampak di daerah hilir (Asdak, 2004). Jika fungsi

dari suatu DAS terganggu, maka sistem hidrologisnya akan terganggu pula.

Misalnya, penangkapan curah hujan, resapan dan penyimpanan air menjadi sangat

berkurang, atau sistem penyaluran air menjadi sangat berlebih. Hal tersebut akan

menyebabkan melimpahnya air pada musim hujan dan sangat berkurangnya air

pada musim kemarau (Suripin, 2004).

II.2 Tata Guna Lahan dan Perubahan Tata guna Lahan

Peningkatan populasi penduduk dalam suatu wilayah dapat menjadi suatu

alasan untuk menggunakan dan/atau membuka suatu lahan yang tidak sesuai

dengan peruntukannya. Sehingga, hal demikian dapat menyebabkan

ketidakseimbangan lingkungan terutama untuk daerah resapan air dan fungsi

penampungan air hujan (danau, sungai). Peningkatan populasi penduduk juga

dapat berujung pada perluasan lahan untuk keperluan pertanian dan perkebunan

sehingga akan terjadi pembukaan lahan hutan (Skole, 1992). Sementara,

perkembangan jaman dan meningkatnya teknologi dapat pula mengakibatkan

perubahan tata guna lahan untuk tujuan yang tidak tepat. Sebagai ilustrasi,

kemajuan teknologi dan kebutuhan masyarakat akibat meningkatnya populasi

penduduk, dapat menyebabkan peningkatan berbagai industri. Pada gilirannya,

II - 2

peningkatan dan pembangunan lahan industri akan menyebabkan perubahan

lingkungan akibat pencemaran air, udara dan tanah (Skole, 1992).

Sumberdaya alam utama, yaitu tanah dan air, pada dasarnya merupakan

sumberdaya alam yang dapat diperbaharui, namun mudah mengalami kerusakan

atau degradasi. Kerusakan tanah disebabkan oleh: (1) kehilangan unsur hara dan

bahan organik di daerah perakaran, (2) terkumpulnya garam di daerah perakaran,

(3) penjenuhan tanah oleh air (waterlogging), dan (4) erosi. Kerusakan tanah oleh

salah satu atau lebih proses tersebut menyebabkan berkurangnya kemampuan

tanah untuk mendukung pertumbuhan tanaman atau menghasilkan barang atau

jasa (Riquier, 1977 dalam Suripin, 2004)

Dalam merencanakan tata guna lahan perlu diperhatikan sejumlah kondisi,

terutama: tanah, air, iklim, dan sebagainya. Kegiatan manusia juga perlu menjadi

perhatian, baik dalam kehidupan sosial, maupun dalam kehidupan ekonomi.

Pemanfaatan tata guna lahan harus ditentukan melalui pilihan terbaik, dan tahapan

perencanaan untuk menggunakan tanah bagi maksud tertentu (Jayadinata, 1999

dalam Hadisantosa, 2006). Dari faktor nilainya, Chapin menggolongkan lahan dan

tanah dalam tiga kelompok, yaitu lahan yang mempuyai (Hadisantosa, 2006):

a. Nilai keuntungan, yang dihubungkan dengan tujuan ekonomi, dan yang

dapat dicapai dengan jual-beli di pasaran bebas.

b. Nilai kepentingan umum, yang berhubungan dengan pengaturan untuk

masyarakat umum dalam perbaikan kehidupan masyarakat.

c. Nilai sosial, yang meupakan hal yang mendasar bagi kehidupan dan

ditentukan oleh penduduk dengan perilaku yang berhubungan dengan

pelestarian, tradisi, kepercayaan dan sebagainya.

II.3 Pencemaran Badan Perairan

Besar dampak pencemaran akibat limbah yang masuk dalam lingkungan

perairan dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain (Sutamihardja, 1990 dalam

Wardhani, 2005 dan Lloyd, 1992):

• Toksisitas zat pencemar

Daya racun zat pencemar logam terhadap organisme di perairan dapat

diketahui melalui LC-50. LC-50 adalah kadar suatu zat dalam air yang mampu

II - 3

membunuh 50% hewan uji dalam waktu tertentu, waktu pengamatan adalah 48

atau 96 jam. Makin rendah nilai LC-50, maka daya racun zat pencemar makin

tinggi.

• Konsentrasi zat pencemar

Tingginya konsentrasi zat pencemar pada badan air akan menyebabkan

paparan zat pencemar yang tinggi pada mahluk hidup.

• Waktu kontak pencemar dan organisme

Waktu kontak dengan zat pencemar akan menentukan konsentrasi pencemar

tersebut dalam tubuh organisme. Meskipun demikian, setiap organisme

memiliki respon yang berbeda terhadap zat pencemar. Saat terjadi paparan

pada tingkat tertentu, ikan dan nekton mampu menghindar. Sebaliknya, bentik

tidak dapat berpindah sebagaimana ikan. Namun, pada sungai dengan aliran

deras, konsentrasi zat pencemar pada tubuh bentik akan lebih sedikit karena

waktu kontaknya lebih singkat dibandingkan pada kondisi aliran lemah

• Volume badan air yang menerima zar pencemar

Kapasitas badan perairan sangat berperan dalam proses terjadinya

pengenceran konsentrasi zat pencemar. Makin besar kapasitas sungai, maka

kemampuan sungai untuk melakukan pengenceran akan makin baik, sehingga

mampu mengurangi sifat berbahaya dari pencemar pada sungai.

Selain faktor –faktor tersebut, intensitas pencemaran juga bergantung pada

komposisi biologi yang ada di lingkungan serta sifat-sifat fisik dan kimiawi media

air itu sendiri. Sumber-sumber pencemaran pada badan air, terutama sumber

pencemar logam berat dapat berasal dari (Rashed, 2004):

1. Sumber alami. Logam dapat ditemukan di setiap kerak bumi, dalam bebatuan,

tanah, dan memasuki badan perairan secara alami melalui proses pelapukan

dan erosi

2. Sumber yang berasal dari industri. Proses industri, terutama yang berkaitan

dengan pertambangan, pembuatan barang dari logam, serta pelapisan logam.

Bahan logam juga dimanfaatkan secara luas pada industri lainsebagai pigmen

warna dalam pembuatan cat dan dye manufacture. Beberapa industri yang

berpotensi dalam pencemaran logam, diantaranya adalah industri kulit, karet,

tekstil, cat, kertas, dll.

II - 4

3. Buangan domestik. Buangan domestik mengandung logam dalam jumlah

kecil. Kehadiran logam tersebut berasal dari kosmetik atau pembersih.

4. Sumber pertanian. Logam pada buangan dari pertanian dapat berasal

penggunaan pestisida dan pupuk yang mengandung pestisida.

5. Pertambangan. Limpasan dari pertambangan dan tempat pembuangan sampah

6. Polusi udara. Hujan asam yang mengandung berbagai trace element dapat

menyebabkan terjadinya pencemaran perairan oleh logam apabila memasuki

badan perairan

II. 3. 1 Logam Merkuri (Hg)

Logam merkuri (Hg) adalah salah satu trace element yang mempunyai

sifat cair pada temperatur ruang dengan spesifik gravity dan daya hantar listrik

yang tinggi. Karena sifat-sifat tersebut, merkuri banyak digunakan baik dalam

kegiatan perindustrian maupun laboratorium. Dewasa ini, pencemaran yang

disebabkan oleh logam-logam berat yang juga merupakan unsur-unsur langka

(seng, timah, kadnium, merkuri, arsen, nikel, vanadium dan berilium) merupakan

masalah yang serius (Djojosoebagio, 1978 dalam Widodo, 1980). Di antara unsur

- unsur logam berat tersebut, merkuri tergolong sebagai salah satu pencemar

paling berbahaya. Dalam berbagai bidang, merkuri digunakan secara luas dan

diproduksi dalam jumlah yang cukup besar (Budiono, 2003), sehingga dapat

berpotensi sebagi sumber pencemar lingkungan di banyak tempat.

Beberapa kemungkinan bentuk merkuri yang masuk ke dalam lingkungan

perairan alam, yaitu (Sanusi, 1980 dalam Budiono, 2003):

Sebagai inorganik merkuri, melalui hujan, run-off ataupun aliran sungai.

Unsur ini bersifat stabil terutama pada keadaan pH rendah.

Dalam bentuk organik merkuri, yaitu phenyl merkuri (C6H5Hg), metilmerkuri

(CH3-Hg) dan alkoxyalkyl merkuri atau methyoxy-ethyl merkuri (CH3O-

CH2-CH2-Hg+). Organik merkuri yang terdapat di perairan alam dapat berasal

dari kegiatan pertanian (pestisida).

Terikat dalam bentuk suspended solid sebagai Hg2+2 (ion merkuro),

mempunyai sifat reduksi yang baik.

II - 5

Sebagai metalik merkuri (Hg0), melalui kegiatan perindustrian dan

manufaktur. Unsur ini memiliki sifat reduksi yang tinggi, berbentuk cair pada

temperatur ruang dan mudah menguap.

Merkuri yang terdapat dalam limbah di perairan umum diubah oleh

aktifitas mikroorganisme menjadi komponen metilmerkuri (CH3Hg) yang

memiliki sifat racun dan daya ikat yang kuat dengan tingkat kelarutan yang tinggi

terutama dalam tubuh hewan air. Hal ini mengakibatkan merkuri terakumulasi

melalui proses bioakumulasi dan biomagnifikasi dalam jaringan tubuh hewan-

hewan air, sehingga kadar merkuri dapat mencapai level yang berbahaya baik bagi

kehidupan hewan air maupun kesehatan manusia, sebagai konsumen tertinggi

dalam rantai makanan (Sanusi, 1980).

II. 3. 2 Pencemaran Oleh Merkuri

Seperti unsur-unsur lainnya, logam berat dapat dijumpai di seluruh lapisan

kerak bumi, meskipun jumlahnya relatif kecil. Lingkungan perairan sebagai

bagian dari bumi juga dapat mengandung logam berat (Mason, 1991). Mekanisme

masuknya merkuri dan perubahan bentuk merkuri di lingkungan bersifat

kompleks dan sangat dipengaruhi oleh kondisi setempat. Untuk dapat memahami

fate dan dampak dari emisi merkuri secara anthropogenik, terlebih dahulu harus

diketahui proses interaksi biogeokimia yang mempengaruhi kondisi merkuri

dalam berbagai bentuk baik secara kimiawi maupun fisik. Pemahaman terhadap

hubungan antara kondisi setempat dan tingkat merkuri pada berbagai media dan

organisme hidup sangat penting untuk memperkirakan perubahan merkuri baik

dalam konsentrasi maupun bentuk. Mekanisme masuknya sumber pencemar

merkuri ke lingkungan sehingga menjadi sumber polutan dapat dilihat pada

Gambar II.1.

II - 6

Gambar II. 1 Mekanisme Pencemaran Lingkungan Oleh Merkuri

(Sumber: The Green LaneTM , 2004)

Seperti yang terlihat pada Gambar II. 1, dua jenis reaksi utama dalam

siklus merkuri yang mempengaruhi bentuk merkuri di lingkungan adalah:

oksidasi-reduksi dan metilasi-demetilasi. Pada proses oksidasi-reduksi, merkuri

dioksidasi ke tingkat valensi yang lebih tinggi (misalnya, dari bentuk Hg0 ke

bentuk yang lebih reaktif Hg2+) melalui proses kehilangan elektron, atau direduksi

ke tingkat valensi yang lebih rendah.

Proses Oksidasi Merkuri

Proses oksidasi elemen merkuri (Hg0) di atmosfer merupakan mekanisme

penting dalam proses deposisi merkuri pada tanah dan air. Elemen merkuri (Hg0)

relatif mudah tervolatisasi dan terlepas ke atmosfer. Hal ini memungkinkan

merkuri terbawa oleh angin selama bertahun – tahun dan kemudian masuk ke

lingkungan untuk mengalami siklus selanjutnya. Berbeda dengan Hg0, merkuri

dalam bentuk Hg2+ memiliki waktu retensi di atmosfer kurang dari dua minggu.

II - 7

Hal ini disebabkan oleh sifatnya yang cenderung terlarut dalam air, kurang volatil,

dan reaktif. Sehingga, ketika Hg0 berubah menjadi Hg2+, merkuri dapat dengan

cepat terbawa dalam hujan, salju, atau teradsorbsi dalam partikel –partikel kecil

dan kemudian memasuki lingkungan melalui wet atau dry deposition (The Green

LaneTM , 2004).

Proses Metilasi Merkuri

Di lingkungan, merkuri berubah menjadi metilmerkuri ketika teroksidasi.

Dengan kata lain, Hg2+ berikatan dengan kelompok metil (CH3). Proses metilasi

dari Hg2+ sebagian besar merupakan proses biologis yang berakibat pada produksi

metilmerkuri (MeHg+) yang bersifat sangat toksik dan dapat terakumulasi dalam

organ tubuh makhluk hidup dan terbiomagnifikasi dalam rantai makanan.

Pemahaman atas faktor – faktor yang mempengaruhi pembentukan

metilmerkuri merupakan hal yang penting mengingat sifat metilmerkuri yang

sangat toksik, terbioakumulasi dalam tubuh organisme dan persisten di alam.

Bakteri dapat merubah merkuri menjadi metilmerkuri dan membebaskan merkuri

dari sedimen. Dalam kegiatannya bakteri membutuhkan bahan organik atau

komponen-komponen karbon, nitrogen dan posphat sebagai makanannya

(Goldwater , 1971 ; Wood, 1972 dalam Sanusi, 1980). Sejumlah mikroorganisme,

terutama jenis metanogenik (penghasil metan) dan bakteri sulfur diyakini terlibat

dalam proses konversi Hg2+ menjadi MeHg dalam kondisi anaerob. Proses

metilasi umumnya terjadi pada badan perairan dengan pH rendah dan konsentrasi

bahan organik tinggi.

Laju dari proses biometilasi merupakan suatu fungsi dari faktor – faktor

lingkungan yang mempengaruhi kehadiran ion merkuri, seperti jumlah populasi

mikroba penghasil metilmerkuri. Alkalinitas, dan pH, sangat mempengaruhi

adsorpsi dari berbagai bentuk merkuri pada tanah, lempung, dan berbagai materi

organik, yang kemudian akan mempengaruhi kehadiran ion merkuri di lingkungan

Hujan asam juga dapat meningkatkan biometilasi melalui penurunan pH.

Selain itu, merkuri dapat berikatan dengan ion sulfide sehingga mencegah

terjadinya metilasi. Walaupun demikian, kehadiran sulfat dapat merangsang

pertumbuhan dari mikroba penghasil metilmerkuri. Kehadiran zat organik dapat

II - 8

merangsang pertumbuhan populasi mikroba, menurunkan kandungan oksigen, dan

kemudian meningkatkan proses biometilasi. Pada temperatur yang hangat, proses

biometilasi akan meningkat saat produktivitas biologis tinggi dan menurun pada

musim dingin (The Green LaneTM , 2004).

Secara umum, bentuk merkuri di lingkungan akan bervariasi sesuai musim

seiring dengan perubahan kandungan zat organik, nutrisi, kandungan oksigen, dan

interaksi hidrologi dalam ekosistem.

II.3 Biomarker

Untuk menjaga kualitas air sungai diperlukan suatu kegiatan monitoring,

baik terhadap kualitas air permukaan maupun efluent IPAL yang masuk ke

sungai. Selain monitoring kualitas fisik dan kimiawi air, salah satu metoda

monitoring yang telah dikembangkan adalah biomarker. Prinsip dibalik

pendekatan biomarker adalah pengukuran parameter biologis dari suatu biota

sebagai indikasi adanya paparan senyawa toksik (Rashed, 2004). Biomarker

sering digunakan untuk melakukan suatu penilaian terhadap pengaruh aktivitas

yang menghasilkan limbah yang dapat mencemari lingkungan dan menyebabkan

terpaparnya biota pada suatu lingkungan (air, terestial).

Paparan dapat diklasifikasikan dalam dua kelompok, yaitu paparan akut

dan kronis. Paparan akut terjadi jika manusia terpapar oleh satu senyawa atau

lebih yang kemudian memberikan efek dalam waktu singkat. Paparan kronis

terjadi jika manusia terpapar oleh senyawa kimia dengan konsentrasi rendah

dalam waktu lama (jam, hari, atau tahun). Efek terhadap kesehatan dari paparan

kronis merupakan fungsi dari jalur paparan, metabolisme, serta akumulasi

senyawa kimia (Slamet, 2004).

Untuk memastikan bahwa seseorang telah terpapar dapat dilakukan

dengan pengumpulan informasi melalui kuesioner, data historis, monitoring

lingkungan, maupun biomarker. Biomarker sendiri dapat diklasifikasikan sebagai

penandaan adanya paparan, penandaan efek, dan penandaan kerentanan.

Biomarker sebagai penandaan paparan dari senyawa toksik dapat digunakan

dengan menganalisa cairan biologis senyawa toksik tersebut dalam darah, urin,

atau bagian lainnya. Jika senyawa toksik mengalami metabolisme dalam tubuh

II - 9

dan menghasilkan metabolit, maka dapat dilakukan analisa adanya metabolit hasil

metabolisme tersebut dalam cairan biologis. Sementara efek potensial dapat

diukur dengan menganalisa perubahan fungsi seluler (BPLHD, 2004).

Biomarker logam berat sudah dikembangkan untuk mengamati paparan

magnesium, merkuri, dan sulfat pada manusia. Merkuri dapat diamati dengan

menganalisa kadar merkuri dalam urin atau darah. Pengukuran merkuri dalam urin

merupakan indikator yang sesuai untuk merkuri anorganik, sedangkan pengukuran

merkuri dalam darah dapat mewakili adanya paparan merkuri organik (Autrup,

1996 dalam BPLHD, 2004).

Pendekatan melalui biomarker lingkungan, memungkinkan penggunaan

elemen responsif pada hewan sebagai alat untuk mengetahui dampak biologis dari

paparan oleh senyawa tertentu. Respon yang terjadi dapat berupa biomolekuler,

biokimia, sel, atau bahkan tingkat psikologi (Peakal, 1992).

Penggunaan biomarker dalam monitoring kualitas air permukaan dapat

dilakukan dengan hewan yang terdapat di perairan tersebut. Dalam biomarker

perairan, hewan yang digunakan harus memiliki sifat – sifat tertentu, antara lain

(Apollania, 1978 dalam Hadisantosa, 2006):

a. Hewan tersebut harus representatif terhadap lingkungan, dimana pada

perairan tersebut ditemui adanya pencemar;

b. Hewan tersebut harus tersedia, dalam arti bahwa jenis hewan yang

digunakan terdapat dalam perairan tersebut;

c. Hewan tersebut harus terseleksi kesensitifitasannya;

d. Hewan tersebut harus berada dalam rantai makanan.

II. 4. 1 Ikan Sebagai Biomarker

Ikan telah banyak digunakan sebagai indikasi tercemar atau tidaknya

perairan oleh suatu bahan pencemar. Penggunaan ikan sebagai biomonitoring

perairan merupakan salah satu cara terbaik dalam mengindikasikan kandungan

logam di badan air (Rashed, 2004).

Pengaruh langsung polutan, terutama pestisida terhadap ikan biasa

dinyatakan sebagai lethal (akut), yaitu akibat-akibat yang timbul pada waktu

kurang dari 96 jam atau sublethal (kronis), yaitu akibat-akibat yang timbul pada

II - 10

waktu lebih dari 96 jam (empat hari). Sifat toksis yang lethal dan sublethal dapat

menimbulkan efek genetik maupun teratogenik terhadap biota yang bersangkutan

(Jensen dan Jernelov, 1969; Skerving et al., 1970; Ramel, 1967 dalam FAO,

1971). Pengaruh lethal disebabkan gangguan pada saraf pusat sehingga ikan tidak

dapat bergerak atau bernapas yang mengakibatkan cepat mati. Pengaruh sublethal

terjadi pada organ-organ tubuh, menyebabkan kerusakan pada hati, mengurangi

potensi perkembangbiakan, pertumbuhan dan sebagainya (Harjamulia dalam

Budiono, 2003).

Faktor-faktor yang berpengaruh di dalam proses pembentukan

metilmerkuri merupakan faktor-faktor lingkungan yang menentukan tingkat

keracunannya. Merkuri yang diakumulasi dalam tubuh hewan air akan merusak

atau menstimuli sistem enzimatik yang pada gilirannya dapat menimbulkan

penurunan kemampuan adaptasi hewan yang bersangkutan terhadap lingkungan

yang tercemar tersebut. Pada ikan, organ yang paling banyak mengakumulasi

merkuri adalah ginjal, hati dan lensa mata (Sanusi, 1980 dalam Budiono, 2003).

Logam berat pada ikan dapat mengakibatkan gangguan pada sistem

respirasi dan osmoregulasi (Lloyd, 1992). Logam berat dapat bereaksi dengan

fraksi tertentu dari lendir insang dan membentuk gumpalan lendir yang dapat

menghambat pernafasan ikan. (Gramich, 1995 dalam Budiono, 2003). Mekanisme

pernafasan ikan melalui insang ditunjukkan pada Gambar II. 2.

Insang ikan terdiri dari sekumpulan filament yang ditopang oleh kerangka

dari gill arch (Gambar II. 2.b). Setiap filament tertutup oleh lapisan tipis yang

disebut lamella. Darah mengalir melewati setiap lamella melalui suatu jaringan

kapiler. Pada setiap lamella, terjadi proses transfer oksigen antara air yang dengan

kandungan oksigen tinggi dan darah dengan kandungan oksigen rendah (Gambar

II.2c). Melalui proses ini, ikan dapat mengekstraksi 85% oksigen dari air yang

melewati insang mereka (Prentice Hall, 2003).

II - 11

Gambar II. 2. Mekanisme Pernafasan Ikan (Prentice Hall, 2003)

Logam berat juga mengakibatkan kulit ikan kurang tahan terhadap air

sehingga proses osmoregulasi (pengontrolan kadar garam dalam cairan tubuh)

terganggu (Lloyd, 1992). Mekanisme osmoregulasi pada ikan ditunjukkan pada

Gambar II. 3.

Gambar II. 3. Proses Osmoregulasi Pada Ikan (Lloyd, 1992)

II - 12

Selain itu, toksisitas logam-logam berat yang melukai insang dan struktur

jaringan luar lainnya, dapat menimbulkan kematian terhadap ikan yang

disebabkan oleh proses anoxemia, yaitu terhambatnya fungsi pernapasan yakni

sirkulasi dan eksresi dari insang. Unsur-unsur logam berat yang mempunyai

pengaruh terhadap insang adalah timah, seng, besi, tembaga, kadmium dan

merkuri (Budiono, 2003).

Pengaruh pencemaran merkuri terhadap ekologi bersifat jangka panjang,

meliputi kerusakan struktur komunitas, keturunan, jaringan makanan, tingkah laku

hewan air, fisiologi, resistensi maupun pengaruhnya yang bersifat sinergisme.

Sedang pengaruhnya yang bersifat linier terjadi pada tumbuhan air, yaitu semakin

tinggi kadar merkuri semakin besar pengaruh racunnya (Harris, 1971 dalam

Sanusi, 1980).

Pada dasarnya, setiap jenis biota air, termasuk ikan, memiliki tingkat

sensitifitas yang berbeda untuk setiap logam berat. Perbedaan sensitifitas tersebut

berkaitan erat dengan perbedaan aktifitas dari ikan-ikan tersebut (Schweiger, 1957

lihat Sutarjo, 1979 dalam Widodo, 1980). Tingkat toksisitas logam berat juga

berhubungan dengan respiratory flow dari masing-masing organisme. Secara tidak

langsung kadar oksigen terlarut yang rendah mengharuskan ikan untuk lebih

banyak memompa air melalui insangnya sehingga respiratory flow meningkat dan

lebih banyak racun akan terserap masuk ke dalam tubuh melalui insang. Dengan

demikian, semakin tinggi respiratory flow, meningkat pula toksisitas dari logam

berat tersebut. Selain itu ada beberapa ion dari berbagai logam berat yang bersifat

sinergisme atau antogonistik satu terhadap yang lain, misalnya Cu mempunyai

sifat sinergisme terhadap Cd dan Mg (Lloyd, 1992)

Menurut Canli dan Kalay (1998), studi lebih lanjut telah menunjukkan

bahwa ikan memiliki kemampuan untuk mengakumulasi dan mempertahankan

logam berat dari lingkungannya serta menunjukkan bahwa akumulasi logam pada

jaringan tubuh ikan tergantung pada konsentrasi dan durasi paparan (Hadisantosa,

2006). Faktor – faktor lain yang turut mempengaruhi diantaranya adalah salinitas,

temperatur, kesadahan, dan metabolisme tubuh hewan itu sendiri (Lloyd, 1992).

II - 13

Kenyataan di atas, berupa sifat-sifat khas dari ikan terhadap racun logam

berat, dan proses bagaimana racun tersebut berada dan berpengaruh pada elemen-

elemen biologisnya, menjadikan ikan sebagai biomarker yang tepat untuk

pencemaran sungai atau badan perairan lainnya.

II. 4. 2 Ikan sapu-sapu (Liposarcus pardalis) sebagai biomarker

Pterygoplichthys pardalis termasuk dalam golongan ikan tropis yang

dikenal sebagai Plecostomus yang merupakan bagian dari keluarga Armored

Catfish (Loricariidae). Sistem klasifikasi dari Liposarcus pardalis diuraikan pada

Tabel II. 1.

Tabel II. 1. Sistem klasifikasi Pterygoplichthys pardalis

Sistem Klasifikasi

Kingdom: AnimaliaPhylum: ChordataClass: ActinopterygiiOrder: SiluriformesFamily: LoricariidaeGenus: LiposarcusSpecies: P. pardalis

Nama Binomial

Pterygoplichthys pardalis (Castelnau, 1855)

Jenis ikan Plecostomus dapat ditemukan pada berbagai wilayah perairan,

seperti aliran sungai yang sempit di pegunungan, muara sungai, bahkan pada

perairan dengan tingkat pencemaran tinggi.

Beberapa nama lain dari species ikan ini diantaranya adalah Hypostomus

pardalis, Liposarcus pardalis, Liposarcus varius, dan Liposarcus jeanesianus.

Bentuk dan rupa ikan Liposarcus pardalis atau Pterygoplichthys pardalis

ditunjukkan pada Gambar II. 4.

II - 14

Gambar II.4. Pterygoplichthys pardalis

Sebagaimana yang terlihat pada Gambar II. 4, karakteristik utama dari

golongan Loricariidae adalah mulut penghisap. Bentuk bibir dan mulut

memungkinkan ikan untuk makan, bernafas, dan menempel pada objek dengan

cara menghisap (Geerinckx, 2007). Liposarcus pardalis dapat tumbuh mencapai

15.75 inchi (40cm).

Mulut penghisap pada ikan sapu – sapu memungkinkan jenis ikan ini

untuk menempel pada suatu benda di lingkungan mereka, bahkan pada sungai

dengan aliran deras. Mulut dan gigi ikan juga beradaptasi terhadap berbagai

makanan seperti alga, invertebrata, dan detritus (Geerinckx, 2007). Umumnya,

Liposarcus pardalis memiliki batasan territorial tertentu dalam lingkungannya

terhadap sesama jenis Plecostomus yang lebih besar .

Walaupun ikan sapu – sapu biasa hidup pada perairan dalam, namun

mereka memiliki kemampuan untuk menghirup udara dari permukaan air pada

musim kemarau atau pada saat kandungan Dissolved Oxygen dalam air rendah

(Armbruster, 1998).

Keluarga ikan Loricariidae memiliki berbagai strategi reproduksi.

Beberapa diantaranya adalah penyimpanan telur pada bagian bawah batu, dan

membawa telur. Biasanya induk ikan akan merawat anaknya dengan baik.

Sedangkan sang jantan akan menjaga telur atau bahkan setelah menetas.

Umumnya, telur akan menetas dalam 4 sampai 20 hari, tergantung pada species

ikan.

II - 15

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

III. 1 Metode Penelitian

Penelitian ini dilakukan untuk memperoleh gambaran mengenai

pencemaran merkuri (Hg) pada air permukaan terkait dengan kondisi tata guna

lahan di wilayah Bantar Panjang sebagai bagian dari DAS Citarum. Pada dasarnya

penelitian ini merupakan penelitian lapangan yang dilanjutkan dengan analisa

laboratorium. Tahapan pelaksanaan penelitian dapat dilihat pada Gambar III. 1

Gambar III. 1 Diagram Alir Tahapan Penelitian

Identifikasi Masalah

Pengumpulan Data

Data Sekunder Data Primer

Pengambilan Sampel Ikan

Observasi

Preparasi Sampel

Analisa Data

Kesimpulan & Saran

Penentuan Titik Pengambilan Sampel

Sebagaimana ditunjukkan pada Gambar III.1, penelitian ini diawali dengan

identifikasi masalah di wilayah penelitian baik melalui observasi lapangan, studi

pustaka, maupun pengumpulan data sekunder. Hal ini bertujuan untuk

III - 1

memperoleh gambaran permasalahan, selain gambaran wilayah di lokasi

penelitian. Setelah memperoleh gambaran permasalahan di lokasi penelitian,

maka dilakukan studi pustaka berdasarkan berbagai literatur, jurnal, dan laporan-

laporan penelitian terkait yang telah dilakukan. Hal ini bertujuan untuk

memperoleh kelengapan informasi pendukung yang menunjang penelitian. Studi

pustaka tersebut dilakukan sepanjang penelitian sampai penyusunan laporan tugas

akhir.

Dalam penelitian ini, pengambilan data yang dilakukan meliputi

pengambilan data primer dan sekunder. Data sekunder yang digunakan meliputi

data kualitas air Sungai Citarum hulu, tata guna lahan, serta jenis dan jumlah

industri yang ada pada daerah penelitian. Setelah itu, penelitian dilanjutkan

dengan pengambilan ikan Liposarcus pardalis di lapangan, sebagai sampel, dan

kemudian dilakukan analisa laboratorium untuk mendapatkan data primer. Data

primer yang diambil meliputi hasil analisa konsentrasi merkuri (Hg) pada ikan.

Survey lapangan dilakukan untuk mengetahui lokasi pengambilan sampel

dan mengetahui kondisi lapangan dimana penelitian dilakukan. Survey lapangan

dilakukan sebagai berikut:

Survey dilakukan di sepanjang aliran Sungai Citarum pada wilayah Bantar

Panjang sebagai bagian dari DAS Citarum.

Melihat penggunaan lahan di wilayah Bantar Panjang sebagai bagian dari

DAS Citarum.

Melihat kondisi aliran Sungai Citarum di lokasi penelitian.

Dari hasil observasi lapangan, ditetapkan sembilan titik pengambilan

sampel pada Sungai Citarum di wilayah Bantar Panjang berdasarkan adanya aliran

anak sungai yang masuk ke Sungai Citarum. Beberapa anak sungai yang bermuara

di Sungai Citarum tersebut adalah Sungai Citarik, Cikeruh, dan Cipamokolan.

Lokasi titik – titik pengambilan sampel tersebut ditunjukkan pada Gambar III. 2.

Sementara koordinat dari setiap titik pengambilan sampel tersebut diukur

menggunakan Global Positioning Satellite (GPS).

III - 2

IIII VIVII IX V

IIIV

Citarik Cikeruh Cipamokolan

Citarum

Keterangan:

I. Sebelum masuknya Sungai Citarik

II. Muara Sungai Citarik

III. Di antara Sungai Citarik dan Cikeruh

IV. Muara Sungai Cikeruh

V. Di antara Sungai Cikeruh dan industri daur ulang karung goni

VI. Setelah industri daur ulang karung goni

VII. Sebelum masuknya Sungai Cipamokolan

VIII. Muara Sungai Cipamokolan

IX. Setelah masuknya Sungai Cipamokolan

Gambar III. 2. Lokasi Pengambilan Sampel

Pengambilan sampel sebagaimana yang telah disebutkan sebelumnya meliputi:

Pengambilan sampel ikan Liposarcus pardalis. Pengambilan sampel ikan

dilakukan untuk mengetahui kandungan merkuri pada ikan.

Untuk setiap lokasi pengambilan sampel sebagaimana ditunjukan pada

Gambar III.2, sampel diambil pada tiga titik sebagaimana Gambar III. 3.

Gambar III. 3 Titik Pengambilan Pada Setiap Lokasi

III - 3

Analisa data meliputi:

Kondisi tata guna lahan di wilayah Bantar Panjang sebagai bagian dari DAS

Citarum sesuai titik pengambilan sampel. Identifikasi penggunaan tata guna

lahan seperti penggunaan lahan untuk industri, pertanian, dan perikanan.

Analisa kandungan Hg pada ikan Liposarcus pardalis sebagai biomarker pada

sungai di wilayah Bantar Panjang sebagai bagian dari DAS Citarum.

Evaluasi kontribusi anak sungai Citarum terhadap tingkat pencemaran merkuri

di wilayah penelitian

Setelah semua data primer dan data sekunder terkumpul, dilakukan

evaluasi terhadap data secara keseluruhan. Sehingga, diperoleh gambaran

mengenai pencemaran Hg pada air permukaan terkait dengan kondisi tata guna

lahan di wilayah Bantar Panjang sebagai bagian dari DAS Citarum. Dengan

demikian, melalui studi ini penyebab sumber pencemaran Hg dapat diidentifikasi

sesuai dengan tata guna lahan di wilayah tersebut.

III.2 Metoda Pengukuran Kadar Merkuri

Metoda analisa kandungan merkuri (Hg) pada ikan dilakukan berdasarkan

metoda SNI 01-2364-1991. Selanjutnya, kandungan merkuri pada sampel ikan

dianalisa menggunakan Atomic Adsorbant Spectrofotometer (AAS) dengan tipe

graphite.

Sebelum proses ekstraksi ikan Liposarcus pardalis sebagai biomarker,

terlebih dahulu dilakukan pengukuran terhadap panjang dan berat ikan yang

bersangkutan. Ikan yang diambil sebagai sampel memiliki ukuran sebagai berikut:

Panjang, berkisar antara 15 – 25 cm

Berat, berkisar antara 30 – 150 gram.

Setelah itu, dilakukan proses ekstraksi pada sampel ikan. Prosedur

ekstraksi sampel ikan ditunjukkan pada Gambar III. 4.

III - 4

Preparasi dan Pengukuran Berat

Basah

Penimbangan sampel dan dimasukkan ke dalam beaker glass

Penambahan 10 ml HNO3 pekat dan

ditutup dengan gelas arloji

Dibiarkan di atas waterbath hingga larut

(3-4 jam

Penambahan H2O2 10% sampai gasnya hilang

Dibiarkan dingin

Dipindahkan ke botol vial

Disaring dan dimasukkan ke dalam

labu takar 25 ml

Analisa sample hasil ekstraksi dengan AAS

Gambar III. 4. Prosedur Ekstraksi Ikan

Sebagaimana pada Gambar III. 4, prosedur ekstraksi ikan diawali dengan

proses preparasi, yaitu pengambilan bagian tubuh ikan yang akan dianalisa yang

kemudian dihaluskan. Analisa kandungan merkuri dilakukan terhadap seluruh

bagian tubuh ikan kecuali tulang dan sisik.

Setelah itu, dilakukan penambahan 10 ml HNO3 pekat pada 1 gr sampel

yang bertujuan untuk melarutkan sampel ikan. Selama proses tersebut, beaker

glass yang berisi sampel ditutup dengan gelas arloji. Hal ini dimaksudkan untuk

mencegah menguapnya kandungan merkuri pada sampel, mengingat merkuri

memiliki sifat volatil. Setelah sampel larut, dilakukan penambahan H2O2 untuk

melarutkan lemak dan protein yang ada. Pada akhir proses ekstraksi tersebut,

dilakukan penyaringan larutan sampel ke dalam labu takar 25 ml yang dilanjutkan

dengan pengukuran merkuri menngunakan AAS.

III - 5