21

Oseana, Volume XXX, Nomor 3, 2005 : 21 - 26 ISSN 0216-1877

1) Bidang Dinamika Laut, Pusat Penelitian Oseanografi-LIPI, Jakarta

OKSIGEN TERLARUT (DO) DAN KEBUTUHAN OKSIGEN BIOLOGI(BOD) SEBAGAI SALAH SATU INDIKATOR UNTUK MENENTUKAN

KUALITAS PERAIRAN

Oleh :

Salmin 1 )

ABSTRACT

DISSOLVED OXYGEN (DO) AND BIOLOGICAL OXYGEN DEMAND (BOO)AS INDICATOR TO DETERMINE WATER QUALITY. All animal need oxygen forthe metabolism in their cells. Oxygen takes apart in oxydation and reduction process ofchemical matter to be the simple compound. Atmosphere and photosynthesis by productare the main source of oxygen in waters. Dissolved oxygen (DO) and biological oxygendemand (BOO) are the most important parameter of water quality. DO and BOD aredetermined by iodometry titration or electro chemical with DO meter apparature.

PENDAHULUAN

Estuarin merupakan daerah ekosistempesisir yang produktif, tapi lingkungannyapaling mudah terganggu akibat dari kegiatanmanusia, maupun proses alamiah. Kegiatanmanusia sebagai bentuk kegiatan pembangunanakan berdampak pada ekosistem, baik secaralangsung maupun tidak langsung. Dampakyang tidak langsung akan dirasakan sebagaiadanya kerusakan pada ekosistem, misalnyapencemaran dari air buangan. Hampir semua airyang digunakan oleh manusia, baik yangdigunakan untuk konsumsi maupun industriakan menghasilkan air buangan yang padagilirannya jika tidak diproses secara benar akanmenimbulkan dampak pencemaran.

Perairan estuarin adalah sebagai tujuanakhir dari suatu aliran sungai, sehingga di

daerah estuarin ini kondisi perairannya dinamiskarena menerima beban dari daratan dan debitair sungai. Pada daerah ini akan terjadi prosesfisika dan kimia. Bahan organik dan anorganikyang terbawa aliran sungai menjadikan estuarinsebagai perairan yang subur. Sesuai denganperkembangan penduduk dan pembangunan,maka fungsi sungai akan mendapat bebanlimbah rumah tangga, pertanian, perikanan,industri dan transportasi. Limbah ini tujuanakhimya ke perairan estuarin.

Pencemaran air adalah penambahanunsur atau organisme laut kedalam air, sehinggapemanfaatannya dapat terganggu. Pencemaranair dapat menyebabkan kerugian ekonomi dansosial, karena adanya gangguan oleh adanyazat-zat beracun atau muatan bahan organik yangberlebih. Keadaan ini akan menyebabkanoksigen terlarut dalam air pada kondisi yang

22

kritis, atau merusak kadar kimia air. Rusaknyakadar kimia air tersebut akan berpengaruhterhadap fungsi dari air. Besarnya bebanpencemaran yang ditampung oleh suatuperairan, dapat diperhitungkan berdasarkanjumlah polutan yang berasal dari berbagaisumber aktifitas air buangan dari proses-prosesindustri dan buangan domestik yang berasaldari penduduk.

Telah banyak dilakukan penelitiantentang pengaruh air buangan industri danlimbah penduduk terhadap organisme perairan,terutama pengaruhnya terhadap ikan. Akibatyang ditimbulkan antara lain dapatmenyebabkan kelumpuhan ikan, karena otaktidak mendapat suplai oksigen serta kematiankarena kekurangan oksigen (anoxia) yangdisebabkan jaringan tubuh ikan tidak dapatmengikat oksigen yang terlarut dalam darah(JONES, 1964). Untuk mengetahui kualitas airdalam suatu perairan, dapat dilakukan denganmengamati beberapa parameter kimia, sepetioksigen terlarut (Dissolved Oxygen = DO) dankebutuhan oksigen biologis (Biological Oxy-gen Demand = BOD). Tulisan ini lebihdifokuskan pada dua parameter dimaksud.

OKSIGEN TERLARUT (DO)

Oksigen terlarut (Dissolved Oxygen =DO) dibutuhkan oleh semua jasad hidup untukpernapasan, proses metabolisme ataupertukaran zat yang kemudian menghasilkanenergi untuk pertumbuhan dan pembiakan.Disamping itu, oksigen juga dibutuhkan untukoksidasi bahan-bahan organik dan anorganikdalam proses aerobik. Sumber utama oksigendalam suatu perairan berasal sari suatu prosesdifusi dari udara bebas dan hasil fotosintesisorganisme yang hidup dalam perairan tersebut(SALMIN, 2000). Kecepatan difusi oksigen dariudara, tergantung sari beberapa faktor, sepertikekeruhan air, suhu, salinitas, pergerakan massaair dan udara seperti arus, gelombang danpasang surut. ODUM (1971) menyatakan bahwa

kadar oksigen dalam air laut akan bertambahdengan semakin rendahnya suhu dan berkurangdengan semakin tingginya salinitas. Padalapisan permukaan, kadar oksigen akan lebihtinggi, karena adanya proses difusi antara airdengan udara bebas serta adanya prosesfotosintesis. Dengan bertambahnya kedalamanakan terjadi penurunan kadar oksigen terlarut,karena proses fotosintesis semakin berkurangdan kadar oksigen yang ada banyak digunakanuntuk pernapasan dan oksidasi bahan-bahanorganik dan anorganik Keperluan organismeterhadap oksigen relatif bervariasi tergantungpada jenis, stadium dan aktifitasnya. Kebutuhanoksigen untuk ikan dalam keadaan diam relatiflebih sedikit apabila dibandingkan dengan ikanpada saat bergerak atau memijah. Jenis-jenis ikantertentu yang dapat menggunakan oksigen dariudara bebas, memiliki daya tahan yang lebihterhadap perairan yang kekurangan oksigenterlarut (WARDOYO, 1978). Kandunganoksigen terlarut (DO) minimum adalah 2 ppmdalam keadaan nornal dan tidak tercemar olehsenyawa beracun (toksik). Kandungan oksigenterlarut minimum ini sudah cukup mendukungkehidupan organisme (SWINGLE, 1968).Idealnya, kandungan oksigen terlarut tidakboleh kurang dari 1,7 ppm selama waktu 8 jamdengan sedikitnya pada tingkat kejenuhansebesar 70 % (HUET, 1970). KLH menetapkanbahwa kandungan oksigen terlarut adalah 5 ppmuntuk kepentingan wisata bahari dan biota laut(ANONIMOUS, 2004).

Oksigen memegang peranan pentingsebagai indikator kualitas perairan, karenaoksigen terlarut berperan dalam proses oksidasidan reduksi bahan organik dan anorganik.Selain itu, oksigen juga menentukan khanbiologis yang dilakukan oleh organisme aerobikatau anaerobik. Dalam kondisi aerobik, perananoksigen adalah untuk mengoksidasi bahanorganik dan anorganik dengan hasil akhirnyaadalah nutrien yang pada akhirnya dapatmemberikan kesuburan perairan. Dalam kondisianaerobik, oksigen yang dihasilkan akan

23

mereduksi senyawa-senyawa kimia menjadilebih sederhana dalam bentuk nutrien dan gas.Karena proses oksidasi dan reduksi inilah makaperanan oksigen terlarut sangat penting untukmembantu mengurangi beban pencemaran padaperairan secara alami maupun secara perlakuanaerobik yang ditujukan untuk memurnikan airbuangan industri dan rumah tangga.

Sebagaimana diketahui bahwa oksigenberperan sebagai pengoksidasi dan pereduksibahan kimia beracun menjadi senyawa lain yanglebih sederhana dan tidak beracun. Disampingitu, oksigen juga sangat dibutuhkan olehmikroorganisme untuk pernapasan. Organismetertentu, seperti mikroorganisme, sangatberperan dalam menguraikan senyawa kimiaberacun rnenjadi senyawa lain yang Iebihsederhana dan tidak beracun. Karenaperanannya yang penting ini, air buanganindustri dan limbah sebelum dibuang kelingkungan umum terlebih dahulu diperkayakadar oksigennya.

ANALISIS OKSIGEN TERLARUT(DO)

Oksigen terlarut dapat dianalisis atauditentukan dengan 2 macam cara, yaitu :

1. Metoda titrasi dengan cara WINKLER2. Metoda elektrokimia

1. Metoda titrasi dengan cara WINKLER

Metoda titrasi dengan cara WINKLERsecara umum banyak digunakan untukmenentukan kadar oksigen terlarut. Prinsipnyadengan menggunakan titrasi iodometri. Sampelyang akan dianalisis terlebih dahuluditambahkan larutan MnCl2 den Na0H - KI,sehingga akan terjadi endapan Mn02. Denganmenambahkan H2SO4 atan HCl maka endapanyang terjadi akan larut kembali dan juga akanmembebaskan molekul iodium (I2) yang ekivalendengan oksigen terlarut. Iodium yangdibebaskan ini selanjutnya dititrasi dengan

larutan standar natrium tiosulfat (Na2S203) danmenggunakan indikator larutan amilum (kanji).Reaksi kimia yang terjadi dapat dirumuskansebagai berikut :

MnCI2 + NaOH Mn(OH)2 + 2 NaCI2 Mn(OH)2 + O2 2 MnO2 + 2 H20MnO2 + 2 KI + 2 H2O Mn(OH)2 + I2 + 2 KOHI2 + 2 Na2S2C3 Na2S4O6 + 2 NaI

2. Metoda elektrokimia

Cara penentuan oksigen terlarut denganmetoda elektrokimia adalah cara langsung untukmenentukan oksigen terlarut dengan alat DOmeter. Prinsip kerjanya adalah menggunakanprobe oksigen yang terdiri dari katoda dananoda yang direndam dalarn larutan elektrolit.Pada alat DO meter, probe ini biasanyamenggunakan katoda perak (Ag) dan anodatimbal (Pb). Secara keseluruhan, elektroda inidilapisi dengan membran plastik yang bersifatsemi permeable terhadap oksigen. Reaksi kimiayang akan terjadi adalah :

Katoda : O2 + 2 H2O + 4_

4 HO_

Anoda : Pb + 2 HO_

PbO + H20 + 2e_

Aliran reaksi yang terjadi tersebuttergantung dari aliran oksigen pada katoda.Difusi oksigen dari sampel ke elektrodaberbanding lurus terhadap konsentrasi oksigenterlarut.

Penentuan oksigen terlarut (DO) dengancara titrasi berdasarkan metoda WINKLER lebihanalitis apabila dibandingkan dengan cara alatDO meter. Hal yang perlu diperhatikan dalamtitrasi iodometri ialah penentuan titik akhirtitrasinya, standarisasi larutan tiosulfat danpembuatan larutan standar kaliumbikromat yangtepat. Dengan mengikuti prosedur penim-bangan kaliumbikromat dan standarisasitiosulfat secara analitis, akan diperoleh hasilpenentuan oksigen terlarut yang lebih akurat.Sedangkan penentuan oksigen terlarut dengan

H+

24

cara DO meter, harus diperhatikan suhu dansalinitas sampel yang akan diperiksa. Peranansuhu dan salinitas ini sangat vital terhadapakurasi penentuan oksigen terlarut dengan caraDO meter. Disamping itu, sebagaimana lazimnyaalat yang digital, peranan kalibrasi alat sangatmenentukan akurasinya hasil penentuan.Berdasarkan pengalaman di lapangan,penentuan oksigen terlarut dengan cara titrasilebih dianjurkan untuk mendapatkan hasil yanglebih akurat. Alat DO meter masih dianjurkanjika sifat penentuannya hanya bersifat kisaran.

KEBUTUHAN OKSIGEN BIOLOGI(BOD)

Kebutuhan oksigen biologi (BOD)didefinisikan sebagai banyaknya oksigen yangdiperlukan oleh organisme pada saat pemecahanbahan organik, pada kondisi aerobik.Pemecahan bahan organik diartikan bahwabahan organik ini digunakan oleh organismesebagai bahan makanan dan energinyadiperoleh dari proses oksidasi (PESCOD,1973).

Parameter BOD, secara umum banyakdipakai untuk menentukan tingkat pencemaranair buangan. Penentuan BOD sangat pentinguntuk menelusuri aliran pencemaran dari tingkathulu ke muara. Sesungguhnya penentuan BODmerupakan suatu prosedur bioassay yangmenyangkut pengukuran banyaknya oksigenyang digunakan oleh organisme selamaorganisme tersebut menguraikan bahan organikyang ada dalam suatu perairan, pada kondisiyang harnpir sama dengan kondisi yang ada dialam. Selama pemeriksaan BOD, contoh yangdiperiksa harus bebas dari udara luar untukrnencegah kontaminasi dari oksigen yang adadi udara bebas. Konsentrasi air buangan/sampeltersebut juga harus berada pada suatu tingkatpencemaran tertentu, hal ini untuk menjagasupaya oksigen terlarut selalu ada selamapemeriksaan. Hal ini penting diperhatikanmengingat kelarutan oksigen dalam air terbatasdan hanya berkisar 9 ppm pads suhu 20C(SAWYER & MC CARTY, 1978).

Penguraian bahan organik secarabiologis di alam, melibatkan bermacam-macamorganisme dan menyangkut reaksi oksidasidengan hasil akhir karbon dioksida (CO2) danair (H2O). Pemeriksaan BOD tersebut dianggapsebagai suatu prosedur oksidasi dimanaorganisme hidup bertindak sebagai mediumuntuk menguraikan bahan organik menjadi CO2dan H2O. Reaksi oksidasi selama pemeriksaanBOD merupakan hasil dari aktifitas biologisdengan kecepatan reaksi yang berlangsungsangat dipengaruhi oleh jumlah populasi dansuhu. Karenanya selama pemeriksaan BOD,suhu harus diusahakan konstan pada 20C yangmerupakan suhu yang umum di alam. Secarateoritis, waktu yang diperlukan untuk prosesoksidasi yang sempurna sehingga bahanorganik terurai menjadi CO2 dan H2O adalahtidak terbatas. Dalam prakteknya dilabo-ratoriurn, biasanya berlangsung selama 5 haridengan anggapan bahwa selama waktu itupersentase reaksi cukup besar dari total BOD.Nilai BOD 5 hari merupakan bagian dari totalBOD dan nilai BOD 5 hari merupakan 70 - 80%dari nilai BOD total (SAWYER & MC CARTY,1978). Penentuan waktu inkubasi adalah 5 hari,dapat mengurangi kemungkinan hasil oksidasiammonia (NH3) yang cukup tinggi. Sebagaimanadiketahui bahwa, ammonia sebagai hasilsampingan ini dapat dioksidasi menjadi nitritdan nitrat, sehingga dapat mempengaruhi hasilpenentuan BOD. Reaksi kimia yang dapat terjadiadalah :

2NH3+3 O2 2NO2_+ 2 H++ + 2 H2O

2NO2 + O2 2 NO3 _

Oksidasi nitrogen anorganik ini memerlukanoksigen terlarut, sehingga perlu diperhitungkan.

Dalam praktek untuk penentuan BODyang berdasarkan pada pemeriksaan oksigenterlarut (DO), biasanya dilakukan secaralangsung atau dengan cara pengenceran.Prosedur secara umum adalah menyesuaikan

25

sampel pada suhu 20C dan mengalirkanoksigen atau udara kedalam air untukmemperbesar kadar oksigen terlarut danmengurangi gas yang terlarut, sehingga sampelmendekati kejenuhan oksigen terlarut. Dengancara pengenceran pengukuran BOD didasarkanatas kecepatan degradasi biokimia bahanorganik yang berbanding langsung denganbanyaknya zat yang tidak teroksidasi pada saattertentu. Kecepatan dimana oksigen yangdigunakan dalam pengenceran sampelberbanding lurus dengan persentase sampelyang ada dalam pengenceran dengananggaapan faktor lainnya adalah konstan.Sebagai contoh adalah 10 % pengenceran akanmenggunakan sepersepuluh dari kecepatanpenggunaan sampel 100% (SAWYER & MCCARTY, 1978). Dalam hal dilakukanpengenceran, kualitas aimya perlu diperhatikandan secara umum yang dipakai aquades yangtelah mengalami demineralisasi. Untuk analisisair laut, pengencer yang digunakan adalah stan-dard sea water (SSW). Oerajat keasaman (pH)air pengencer biasanya berkisar antara 6,5 - 8,5dan untuk menjaga agar pH-nya konstan bisadigunakan larutan penyangga (buffer) fosfat.Untuk menentukan BOD, terlebih dahulu diukurDO nya (DO 0 hari), sementara sampel yanglainnya diinkubasi selama 5 hari pada suhu 20C,selanjutnya setelah 5 hari diukur DO nya (DO 5hari). Kadar BOD ditentukan dengan rumus :

5 X [ kadar { DO(0 hari) - DO (5 hari) }] ppm

Selama penentuan oksigen terlarut, baikuntuk DO maupun BOD, diusahakan seminimalmungkin larutan sampai yang akan diperiksatidak berkontak dengan udara bebas. Khususuntuk penentuan BOD, sebaiknya digunakanbotol sampel BOD dengan volume 250 ml dansemua isinya dititrasi secara langsung.Perhitungan kadar DO nya :

DO,ml/L = B/B -2 x 5,6 x 10 x N x V

Dimana :B = volume botol sampel BOD = 250 mlB - 2 = volume air dalam botol sampel setelah

ditambah 1 ml larutan MnCl2 dan 1 mlNaOH - KI.

5,6 = konstanta yang sama dengan mloksigen ~ 1 mgrek tiosulfat

10 = volume K2Cr2O7 0,01 N yang di-tambahkan

N = normalitas tiosulfatV = volume tiosulfat yang dibutuhkan

untuk titrasi.

Berikut ini adalah tabel nilai DO dan BODuntuk tingkat pencemaran perairan.

Tabel 1. Tingkat pencemaran perairan ber-dasarkan nilai DO den BOD

Tingkat pencemaran ParameterDO (ppm) BOD

Rendah > 5 0 -10Sedang 0 - 5 10 - 20Tinggi 0 25

Sumber : WIROSARJONO (1974)

KESIMPULAN

1. Oksigen sangat dibutuhkan oleh semuajasad hidupuntuk pernapasan dan prosesmetabolisme. Dalam perairan oksigenberperan dalam proses oksidasi den reduksibahan kimia menjadi senyawa yang lebihsederhana sebagai nutrien yang sangatdibutuhkan organisme perairan. Sumberutama oksigen diperairan berasal dari prosesdifusi udara bebas dan hasil prosesfotosintesis.

2. Untuk mengetahui kualitas suatu perairan,parameter oksigen terlarut (DO) dankebutuhan oksigen biokimia (BOD)memegang peranan penting. Prinsippenentuannya bisa dilakukan dengan cara

26

titrasi iodometri atau langsung dengan alatDO meter.

3. Suatu perairan yang tingkat pencemarannyarendah dan bisa dikatagorikan sebagaiperairan yang baik, maka kadar oksigenterlarutnya (DO) > 5 ppm dan kadar oksigenbiokimianya (BOD) berkisar 0 - 10 ppm.

DAFTAR PUSTAKA

ANONIMOUS. 2004. Keputusan MenteriNegara Lingkungan Hidup. No. 5 1 Tahun2004. Tentang : Baku Mutu Air Laut.2004. 11 hal.

HUET, H.B.N. 1970. Water Quality Criteria forFish Life Bioiogical Problems in WaterPollution. PHS. Publ. No. 999-WP-25.160-167 pp.

JONES, H.R.E. 1964. Fish and River Pollution.Buther Worth. London : 203 pp.

ODUM, E.P. 1971. Fundamental of Ecology.W.B. Saunder Com. Philadelphia 125 pp.

PESCOD, M. D. 1973. Investigation of RationalEffluen and Stream Standards forTropical Countries. A.I.T. Bangkok,59 pp

SALMIN. 2000. Kadar Oksigen Terlarut diPerairan Sungai Dadap, Goba, MuaraKarang dan Teluk Banten. Dalam : Fora-minifera Sebagai Bioindikator Pen-cemaran, Hasil Studi di Perairan EstuarinSungai Dadap, Tangerang (Djoko P.Praseno, Ricky Rositasari dan S. HadiRiyono, eds.) P3O - LIPI hal 42 - 46

SAWYER, C.N and P.L., MC CARTY, 1978.Chemistry for Environmental Engineer-ing. 3rd ed. Mc Graw Hill Kogakusha Ltd.:405 - 486 pp.

SWINGLE, H.S. 1968. Standardization of Chemi-cal Analysis for Water and Pond Muds.F.A.O. Fish, Rep. 44, 4 , 379 - 406 pp.

WARDOYO, S.T.H. 1978. Kriteria Kualitas AirUntuk Keperluan Pertanian danPerikanan. Dalam : Prosiding SeminarPengendalian Pencemaran Air. (edsDirjen Pengairan Dep. PU.), hal 293-300.

WIROSARJONO, S. 1974. Masalah-masalahyang dihadapi dalam penyusunan kriteriakualitas air guna berbagai peruntukan.PPMKL-DKI Jaya, Seminar Penge-lolaan Sumber Daya Air. , eds. LembagaEkologi UNPAD. Bandung, 27 - 29 Maret1974, hal 9 - 15