TINJAUAN PUSTAKA

Ikan Lele Dumbo (Clarias gariepinus)

Ikan lele dumbo merupakan salah satu jenis ikan air tawar yang memiliki

nilai ekonomis tinggi di Indonesia. Ikan ini banyak dibudidayakan oleh para

pembudidaya ikan baik dalam skala pembenihan maupun pembesaran. Tingginya

permintaan konsumen dan kisaran toleransinya yang tinggi terhadap kualitas air

yang ekstrim merupakan alasan lele dumbo terus dibudidayakan. Selain itu rasa

dagingnya yang khas menyebabkan ikan lele terus disukai masyarakat untuk

dikonsumsi sehingga budidaya ikan lele terus berlangsung (Shafrudin et al. 2006).

Ikan Lele dumbo termasuk dalam famili clariidae dan nama inggrisnya

disebut dengan Catfish. Ikan lele dumbo merupakan ikan carnivora yang memiliki

bentuk badan memanjang, bagian kepala gepeng atau pipih, batok kepala

umumnya keras dan meruncing ke belakang. Lele dumbo memiliki kulit tubuh

yang licin, berlendir dan tidak bersisik. Tanda spesifik lele dumbo lainnya adalah

adanya kumis atau sungut di sekitar mulut sebanyak delapan buah atau empat

pasang, terdiri dari sungut nasal dua buah, sungut mandibular luar dua buah, dan

sungut maxilar dua buah. Lele dumbo juga mempunyai lima buah sirip yang

terdiri dari sirip pasangan (ganda) yaitu sirip dada (pectoral) dan sirip perut

(ventral) serta sirip tunggal yaitu sirip punggung (dorsal), sirip ekor (caudal) dan

sirip dubur (anal).

Logam Berat Timah Hitam (Pb)

Logam berat merupakan elemen yang memiliki berat atom antara 63,5

sampai 200,6 serta berat jenis yang lebih besar dari 5 (Srivastava dan Majumder

2008). Logam berat merupakan senyawa yang tidak dapat terdegradasi dan

cenderung terakumulasi dalam mahluk hidup serta memiliki sifat toksik dan

karsinogenik (Fu dan Wang 2011). Menurut Khan et al. (2011), keberadaan logam

berat pada lingkungan berasal dari beberapa sumber yaitu unsur-unsur alami dari

kerak bumi dan aktivitas manusia.

Logam memiliki karakter bereaksi sebagai akseptor pasangan elektron

(asam lewis) dan donor pasangan elektron (basa lewis) untuk membentuk

beragam gugus kimia seperti suatu pasangan ion, kompleks logam, senyawa

8

koordinasi dan kompleks donor-akseptor (Connel dan Miller 2006). Berdasarkan

karakteristik inilah logam berat dapat diikat oleh bahan lain yang bisa menjadi

pasangan atau senyawa koordinasi yang sering disebut dengan ligan.

Logam berat timah hitam atau timbal (Pb) merupakan salahsatu logam

berat yang berbahaya bagi mahluk hidup. Logam berat ini merupakan elemen non

esensial yang ditemukan pada konsentrasi yang tinggi di alam akibat kegiatan

manusia, seperti : kegiatan pertambangan (Leston et al. 2010). Sifat berbahaya Pb

pada mahluk hidup antara lain dapat menimbulkan penghambatan sintesis

hemoglobin, disfungsi pada ginjal, sendi dan sistem reproduksi, sistem

kardiovaskular, dan kerusakan akut dan kronis dari sistem saraf pusat (SSP) serta

sistem saraf perifer (PNS). Efek lainnya termasuk kerusakan pada saluran

pencernaan (GIT) dan saluran kemih, gangguan neurologis, serta kerusakan otak

parah dan permanen (Khan et al. 2011).

Timah hitam (Pb) merupakan toksik yang paling signifikan dari logam

berat (Ferner 2001 dalam Khan et al. 2011). Logam Pb yang bersifat toksik

biasanya dalam bentuk Pb2+

. Logam berat Pb juga menyebabkan berbagai

permasalahan termasuk dalam kegiatan perikanan budidaya. Pada berbagai

organisme akuatik air tawar, timbal telah terbukti memiliki efek toksik dengan

sensitivitas terendah 4 µg/l. Ion Pb masuk kedalam tubuh ikan melalui insang

setelah terikat pada lapisan lendir (Ahmed dan Bibi 2010). Tetapi akumulasi

dalam jaringan hewan air tergantung pada konsentrasi paparan dan periode serta

beberapa faktor lain seperti salinitas, suhu, interaksi agen dan aktivitas metabolik

pada jaringan. Selain itu, akumulasi logam berat Pb dalam jaringan ikan

tergantung pada tingkat penyerapan, penyimpanan dan depurasi. Menurut Chen

dan Chen (2001), Serapan dan bioakumulasi logam berat tersimpan dengan baik

di kulit, insang, lambung, otot, usus, hati, otak, ginjal dan organ reproduksi, tetapi

organ target utamanya adalah hati, ginjal dan otot tergantung pada konsentrasi dan

waktu pemaparan. Menurut Seymore (1995) dalam Ahmed dan Bibi (2010), Pb

dimetabolisme melalui jalur metabolik Ca2+

. Oleh karena itu Pb terakumulasi

dalam jaringan kerangka. Namun, Pb juga dikenal terakumulasi secara biologis

dalam jaringan ikan lainnya, termasuk kulit dan sisik, insang, mata, hati, ginjal

9

dan otot . Disamping itu ion Pb juga dapat masuk kedalam tubuh ikan bersama

dengan makanan dan air yang akhirnya diserap di usus dan jaringan lainnya.

Toksisitas kronis Pb umumnya sama antara ikan dan mamalia terutama

yang melibatkan disfungsi neurologis dan hematologi (Mager dan Grossel 2011).

Pada ikan, efek sublethal Pb dapat menyebabkan efek orde tinggi, seperti

berkurangnya kemampuan renang. Secara neurologis efek sublethal Pb berpotensi

melibatkan gangguan respon koordinasi sensorik-motorik yang diperlukan untuk

menangkap mangsa dan menghindari predator. Penelitian Olaifa et al. (2003)

menemukan bahwa efek sublethal Pb pada ikan yaitu kehilangan keseimbangan,

pemutihan kulit dan pelemahan ikan.

Kompos

Kompos merupakan bahan organik matang (stabil) yang terbentuk dari

proses dekomposisi secara biokimiawi melalui peran mikroorganisme

(Cooperband 2000). Menurut Insam dan Bertoldi (2007), pengomposan

merupakan proses biodegradasi dari campuran substrat yang dilakukan oleh

komunitas mikroba terdiri dari berbagai populasi dalam kondisi aerobik dan padat

(solid). Proses pengomposan membutuhkan mikroorganisme untuk mengurai

(break down) bahan organik. Pengomposan akan berjalan dengan baik jika

mikroorganisme mendapatkan suplai yang kontinyu berupa bahan organik

(makanan), air dan oksigen. Menurut Rudnik (2008), proses degradasi bahan

organik menjadi kompos melalui tiga fase yaitu : fase mesofilik, termofilik,

pendinginan (cooling) dan pematangan (maturity). Fase mesofilik adalah fase

dimana kondisi suhu yang terjadi berada pada kisaran antara 20 – 45 oC. Pada fase

termofilik suhu yang berlangsung yaitu 45 – 75oC. Bakteri yang hidup pada fase

ini adalah bakteri termofilik. Setelah fase termofilik ini, bahan organik akan

mengalami penurunan suhu dan kematangan.

Kompos dapat dibuat dari semua bahan organik termasuk dari jenis

tanaman. Selama pengomposan bahan organik akan terurai dan memproduksi

karbondioksida, air, panas dan kompos. Hal ini tunjukan pada reaksi berikut ini

(Rudnik 2008) :

Organic matter + mikroorganisme + O2 (udara) → H2O + CO2+ kompos + panas

10

Kompos diproses oleh mikroorganisme. Oleh karena itu, perlu disediakan

kondisi lingkungan yang sesuai bagi mikroorganisme untuk mendekomposisi

bahan baku organik karena hal tersebut merupakan faktor krusial bagi

keberhasilan pengomposan. Skema untuk menggambarkan proses pengomposan

tersaji pada gambar berikut.

Gambar 2 Skema Proses Pengomposan Secara Aerobik

(Copperband 2000)

Hasil akhir kompos berupa karbon, energi kimia, protein dan air lebih

sedikit daripada bahan baku organik (raw materials). Produk akhirnya memiliki

lebih banyak kandungan humus (humic). Chien et al. (2003) menyatakan humus

mendominasi produk akhir dari kompos. Volume produk akhir kompos sekitar

50% dari bahan baku organiknya (raw materials).

Proses pengomposan selain dilakukan secara aerobik dapat pula dilakukan

secara anaeorobik dengan melibatkan mikroorganisme anaerob sebagai

pendegradasi bahan organik. Pada proses anaerob, keberadaan oksigen tidak ada.

Persamaan biokimia yang terbentuk adalah sebagai berikut (Stoffella dan Kahn

2001) :

Bahan organik+bakteri anaerobik CO2 +H2O + kompos +energy +H2S +CH4

Perbedaan mendasar hasil sistem pengomposan anaerob dengan aerob adalah

munculnya sulfur (H2S) dan metana (CH4) pada pengomposan anaerob sedangkan

pada pengomposan aeraob tidak terdapat kedua gas tersebut.

Kompos yang sudah matang merupakan tujuan akhir dari proses

pengomposan. Menurut Copperband (2002), Kompos sudah dianggap matang

11

ketika bahan baku mentah tidak lagi aktif membusuk serta secara biologis dan

kimiawi stabil. Kematangan kompos biasanya didefinisikan sebagai tingkat

humification (konversi senyawa organik untuk bahan humic, yang paling tahan

terhadap kerusakan mikroba). Selama proses pengomposan karena kombinasi

transformasi biologis dan kimia, jumlah senyawa organik terfermentasi semakin

menurun sedangkan kandungan relatif dari humic meningkat (Scaglia et al. 2000

dalam Diaz et al. 2007).

Proses pengomposan dipengaruhi oleh beberapa faktor. Menurut Aminah

et al. (2003), faktor-faktor yang mempengaruhi pengomposan yaitu C/N rasio

dalam bahan baku organik (raw organic material), ukuran bahan yang dikompos,

aerasi, kelembaban, dan suhu. Faktor-faktor tersebut merupakan faktor yang

berkaitan dengan daya dukung bagi kemampuan mikroorganisme dalam

mendegradasi bahan organik. Semakin sesuai faktor yang mempengaruhi maka

semakin cepat proses dalam pengomposan sehingga mencapai tahap kematangan

kompos (maturity).

Kualitas kompos salahsatunya terlihat dari stabilitas dan kematangan

kompos. Menurut Rudnik (2008), Stabilitas dan kematangan adalah istilah yang

sering digunakan untuk mengkarakterisasi kompos. Namun definisi tentang arti

istilah-istilah ini sangat bervariasi. Stabilitas kompos mengacu pada resistensi

bahan organik kompos untuk lebih lanjut didegradasi cepat dan dapat langsung

diukur dengan tingkat respirometric. Kematangan kompos terkait dengan

kesesuaian untuk pertumbuhan tanaman dan kaitannya dengan proses humifikasi.

Ada beberapa parameter yang digunakan dalam menilai kematangan

kompos. Menurut SNI 19-7030-2004, ciri kematangan suatu kompos yaitu : C/N

rasio memiliki nilai 10–20, suhu sesuai dengan suhu air tanah, berwarna

kehitaman dengan tekstur seperti tanah dan berbau tanah. Simamora dan Salundik

(2006) menyatakan bahwa berdasarkan analisis laboratorium, ciri kompos yang

sudah matang yaitu pH kompos stabil dan berkisar 6,5 – 7,5, C/N rasio sebesar

10 – 20, Kapasitas tukar ion (KTK) tinggi mencapai 110 me/100 gram dan daya

absorpsi air tinggi.

12

Lignin terbentuk oleh polimerisasi dari phenylpropane derivatif alkohol cumaryl,

alkohol coniferyl, dan alkohol sinapyl, menghasilkan struktur yang sangat padat

Karakteristik Bahan Baku Pengomposan

Beberapa bahan yang dapat dijadikan sebagai bahan baku (raw material)

untuk pengomposan yaitu Daun Gamal (Gliricidia sepium), Daun api-api

(Avicennia sp.) dan batang pisang (Musa sp.). Bahan-bahan ini merupakan bahan

yang berasal dari tumbuhan hijau yang keberadaannya cukup berlimpah. Proses

pengomposan pada bahan-bahan ini relatif singkat karena kandungan C/N

rasionya yang rendah.

Daun gamal dan daun api-api sebagaimana daun tanaman tingkat tinggi

lainnya memiliki dinding sel yang dibuat dari karbohidrat dan protein. Kandungan

karbohidrat pada daun lebih banyak daripada protein. Tiap-tiap tumbuhan

memiliki perbandingan komposisi jumlah karbohidrat dan protein yang berbeda-

beda. Karbohidrat dan protein inilah yang menentukan tinggi rendahnya C/N rasio

daun. Unsur utama karbohidrat dalam tumbuhan menurut Heldt dan Piechulla

(2011) adalah selulosa. Unsur penting lainnya yaitu hemiselulosa dan pektin.

Protein yang terdapat pada dinding sel daun biasanya dalam bentuk glicoprotein.

Batang pisang (Musa sp.) merupakan salahsatu hasil perkebunan yang

tidak dimanfaatkan. Komponen utama yang terdapat dalam batang pisang ialah

selulosa, hemiselulosa dan lignin. Menurut Li et al. (2010), kandungan utama

yang terdapat pada batang pisang yaitu selulosa 39,12%, holoselulosa (campuran

semua selulosa dan hemiselulosa) 72,71%, pektin 0,27%, lignin (klason lignin 8,8

% dan acid soluble lignin 1,90 %).

Selulosa merupakan polimer tidak bercabang yang terdiri dari molekul D-

glukosa yang terhubung satu sama lain dengan β -1,4 glycosidic linkages. Selulosa

berbeda dengan hemiselulosa yang mengandung berbagai jenis polisakarida selain

D-glukosa, seperti: heksosa D-manosa, D-galaktosa, D-fukosa, dan pentosa D-

xylosa and L-arabinosa. Sedangkan pektin adalah campuran polimer dari asam

gula seperti asam D-galakturonik yang dihubungkan oleh jaringan α -1,4

glikosidik. Disamping itu pada daun terdapat protein berupa Glikoprotein yang

merupakan protein struktural dari dinding sel dihubungkan oleh ikatan glikosidik.

Struktur kimia lainnya yang sangat sedikit terdapat di daun dan banyak terdapat

pada batang adalah lignin. Lignin merupakan komponen penyusun tumbuhan

yang banyak terdapat pada batang pohon atau tangkai pohon termasuk tandan.

13

Humus

Humus merupakan fraksi bahan organik yang resisten dan relatif tahan

terhadap proses biodegradasi dan memiliki warna coklat gelap sampai hitam (Tate

1987). Humus muncul dari degradasi kimia dan biologi bahan organik dari

aktivitas sintetik mikroorganisme. Salahsatu sumber utama dari bahan organik

tanah adalah tumbuhan sehingga proses pengomposan yang berasal dari tumbuhan

dapat menghasilkan humus. Komponen humus dibentuk oleh sebuah proses yang

disebut humifikasi. Humus terdiri atas substansi non humus dan substansi humus

(Tipping 2004). Substansi non humus seperti lipid, asam amino, karbohidrat dan

Substansi humus diantaranya yaitu asam humat, asam fulvat dan humin.

Substansi humus muncul dari degradasi biokimia yang membentuk bahan

yang cenderung terasosiasi kedalam kedalam struktur kimia yang kompleks dan

lebih stabil dibandingkan dengan bahan baku (raw material) (Schnitzer dan Khan

1978). Karakteristik pentingnya yaitu kemampuan untuk membentuk kompleks

yang larut dalam air dan tidak larut dengan ion logam. Substansi humus

mempunyai kontribusi dalam pertukaran anion dan kation, kompleks atau chelate

beberapa ion logam, dan berperan sebagai pH buffer.

Aiken et al. (1985) menyatakan bahwa fraksi utama dari substansi humus

yaitu asam humat, asam fulvat dan humin memiliki kelarutan yang berbeda.

Fraksi substansi ini dibedakan berdasarkan kelarutannya dalam suasana asam

(acid) atau basa (base). Menurut Schnitzer dan Khan (1978), Struktur tiga fraksi

substansi humus terlihat mirip tetapi berbeda dalam berat molekul, analisis pokok,

dan kandungan gugus fungsi. Asam humat terdiri dari campuran aliphatic lemah

(rantai karbon) dan aromatic (cincin karbon) yang tidak larut di air pada kondisi

pH asam tetapi larut pada kondisi pH basa. Substansi ini akan mengendap pada

cairan ketika pH dibawah dua. Asam humat merupakan bahan makromolekul

yang memiliki gugus fungsional seperti –COOH karboksilat, -OH fenolat maupun

–OH alkoholat. Hal ini menyebabkan asam humat memiliki peluang untuk

membentuk kompleks dengan ion logam karena gugus ini dapat mengalami

deprotonisasi pada pH yang relatif tinggi.

14

Gambar 3 Struktur Kimia Asam humat

(Stevenson 1994)

Asam fulvat merupakan campuran dari aliphatic lemah dan bahan organik

aromatik yang larut pada semua kondisi pH (asam, netral dan alkali). Substansi

humus ini memiliki kandungan oksigen dua kali lipat dari asam humat tetapi

rendah karbon dan nitrogen. Asam fulvat memiliki muatan yang banyak

mengandung gugus fungsi oksigen yaitu karboksil (-COOH) dan hidroksil (-

COH) sehingga jauh lebih reaktif secara kimia. Kapasitas pertukaran asam fulvat

lebih dari dua kali lipat dari asam humat. Kapasitas tukar tinggi karena jumlah

karboksil (-COOH) lebih tinggi.

Gambar 4 Struktur Kimia Asam Fulvat

(Schinitzer dan Khan 1978)

15

Humin fraksi dari susbtansi humus yang tidak larut pada air di beberapa

pH. Humin merupakan substansi yang paling tahan terhadap dekomposisi (lambat

dirombak) dibandingkan substansi humus yang lainnya. Humin juga memiliki

warna yang paling gelap. Humin mirip dengan asam humat. Substansi ini

memiliki lebih sedikit aromatic daripada asam humat tetapi mengandung muatan

polysakarida yang lebih tinggi.

Menurut Stevenson (1982), asam humat, asam fulvat dan humin dapat

dibedakan berdasarkan perbedaan berat molekul, pigmentasi polimer dan

keberadaan grup fungsional seperti : karboksil dan fenolik dengan tingkat

polimerasi (gambar 5).

Gambar 5 Komponen Kimia Substansi Humus (Stevenson 1982)

Berdasarkan Gambar 5 diketahui bahwa berat molekul asam fulvat lebih

rendah dibandingkan dengan asam humat dan humin. Perubahan intensitas warna

menjadi lebih gelap dengan semakin tingginya berat molekul. Kandungan karbon

dan oksigen, asiditas dan derajat polimerisasi semuanya berubah secara sistematik

dengan peningkatan berat molekul. Asam fulvat memiliki kandungan oksigen

yang lebih tinggi dan kandungan karbon yang rendah jika dibandingkan

dengan asam humat.

Kandungan utama substansi humus adalah gugus fungsional carboxyl dan

phenolic (Sparks 2003; Liu dan Gonzalez, 2000). Kandungan-kandungan lainnya

yaitu enolic, quinone, hydroxyquinone, lactone, ketone, ether, alcoholic, amine

dan amide (Chien et al. 2006; Plaza et al. 2006; Steinberg et al. 2008). Struktur

16

gugus fungsional dari substansi humus terlihat dalam Tabel 1 berikut ini

(Stevenson 1994) :

Tabel 1 Grup Fungsional Pada Substansi Humus

Grup Fungsional Struktur

Carboxyl

Enol

Phenolic OH

Quinone

Hydroxyquinone

Alcoholic OH

Ether

Ketone

Aldehyde

Ester

Amine

Amide

Acidic groups

R–C=O (–OH)

R–CH=CH–OH

Ar–OH

Ar=O

Ar=OH

Neutral groups

R–CH2–OH

R–CH2–O–CH2–R

R–C=O(–R)

R–C=O(–H)

R–C=O(–OR)

Basic groups

R–CH2–NH2

R–C=O(–NH–R)

Substansi humus yang merupakan fraksi bahan organik dapat terlarut

didalam air bersamaan dengan bahan organik yang larut dalam air (Dissolved

Organic Matter) (Guo dan Chorover 2003). Selain bagian dari Dissolved Organic

Matter (DOM), substansi humus juga terdapat dalam Dissolved Organic Carbon

(DOC) (Garces et al 2008). DOC merupakan fraksi dari bahan organik terlarut

didalam air yang ikut berperan dalam proses pengikatan dan pembentukan

senyawa kompleks dengan logam berat (Wright et al 2005). DOM dan DOC

merupakan kesatuan bahan yang memiliki peran besar pengikatan logam berat di

air. Peran DOM dan DOC dikarenakan pada fraksi bahan ini terkandung substansi

humus (asam humat dan asam fulvat) yang mengandung gugus-gugus fungsi

seperti : gugus karboksilat dan oksalat didalamnya.

17

Ikatan kompleks ion logam oleh substansi humus sangat penting dalam

mempengaruhi penyimpanan dan mobilitas dari kontaminan pada air dan tanah.

Jika dua atau lebih grup fungsional (misalkan karboksil) berkoordinat dengan ion

logam, maka akan membentuk struktur cincin internal chelation yang merupakan

bentuk kompleks (Sparks 2003). Sparks (2003) juga menjelaskan bahwa kapasitas

total pengikatan dari asam humat terhadap ion logam sekitar 200-600 µmol/g.

Sekitar 33% dari total ini meretensi bagian kompleks kation. Bagian kompleks

yang paling utama adalah karboksil dan fenolik.

Interaksi Ion Logam Dengan Humus

Menurut Evangelou (1998) interaksi antara ion logam dengan bahan

organik padatan (substansi humus) terjadi atas dasar penjerapan permukaan

(adsorpsi), pertukaran ion, dan reaksi chelate. Proses adsorpsi antara ion logam

dengan bahan organik humus diawali dengan adsorpsi fisik yaitu ion logam

mendekat ke permukaan padatan organik humus melalui gaya van der Waals atau

ikatan hidrogen. Selanjutnya terjadi proses adsorpsi kimia setelah adsorpsi fisik

berupa ion logam melekat ke permukaan padatan dengan membentuk ikatan kimia

kovalen dan cenderung mencari tempat yang memaksimumkan bilangan

koordinasi dengan padatan (Atkins 1999).

Potensi substansi humus untuk membentuk kompleks dan chelate dengan

logam berat dikarenakan substansi ini mengandung gugus fungsional seperti

karboksil (COOH), hidroksil (OH), dan karbonil (C=O). Tingkat retensi logam

berat dengan campuran koloid organik bervariasi tergantung dari kekuatan ion,

pH, jenis mineral bahan organik, jenis kelompok fungsional, dan kompetisi kation

(Schinitzer dan Khan 1978).

Pada umumnya proses yang terjadi antara ion logam dan kompleks

organik dalam berinteraksi terdiri atas tiga kejadian yaitu : Proton H+

berkompetisi dengan kation untuk mengikat dinding organik, ion hidroksil (OH-)

berkompetisi dengan substansi humus untuk mengikat kation ion logam, logam

lemah berkompetisi dengan logam keras terhadap grup fungsional organik.

Menurut Tan (1998) gaya yang terbentuk dalam proses adsorpsi ion yaitu :

gaya fisik (gaya van der waals), ikatan hidrogen (jembatan dua atom yang

18

elektronegatif), ikatan elektrostatik, dan ikatan koordinasi (ligan menyumbang

pasangan elektron pada ion logam). Metode adsorpsi untuk logam berat umumnya

berdasarkan pada interaksi ion logam dengan gugus fungsional yang ada pada

senyawa organik melalui interaksi pembentukan kompleks.

Ion logam dengan bahan organik humus ketika berinteraksi akan

membentuk persenyawaaan kompleks dan chelate. Senyawa kompleks merupakan

suatu senyawa kation yang memiliki orbital kosong (atom pusat) dengan anion

yang memiliki pasangan elektron bebas (ligan) saling berikatan dengan memakai

bersama pasangan elektron bebas dari ligan tersebut. Senyawa kompleks akan

terikat secara chelate bila senyawa koordinasi yang ion logam pusatnya terikat

oleh ligan dengan dua atau lebih ikatan (Hadiat et al. 2004). Tan (1998)

mendefenisikan chelate sebagai bentuk formasi komplek (complex formation)

yang muncul akibat reaksi dari ion logam dan ligan sebagai pasangan elektron.

Ion logam adalah pasangan elektron penerima (acceptor) dan ligan adalah

pasangan elektron donor. Ion logam berfungsi sebagai ion pusat dan ion organik

berkoordinasi disekitarnya dalam lingkup koordinasi pertama. Jumlah ligan terikat

pada atom pusat dalam geometri tertentu disebut bilangan koordinasi.

Beberapa ligan organik dapat mengikat ion logam dengan lebih dari satu

kelompok donor fungsional. Ion logam yang terikat lebih dari satu kelompok

donor fungsional dari gugus fungsi ligan organik mengalami proses pembentukan

cincin chelate disebut dengan chelation. Pada proses ion logam yang hanya terikat

dengan satu kelompok donor fungsional dari gugus fungsi pada ligan disebut

persenyawaan kompleks. Satu molekul ligan yang terlibat dalam pembentukan

suatu ikatan tersebut disebut monodentate (Gambar 6). Jika dua molekul ligan

membentuk ikatan dengan logam disebut bidentate (Gambar 7). Berdasarkan

jumlah ligan yang berpartisipasi dalam formasi chelate, maka senyawa kompleks

dapat berbentuk tridentate, tetradentate, dan pentadentate. Formasi persenyawaan

kompleks dengan lebih dari satu ligan (chelation) memberikan stabilitas yang

tinggi pada persenyawaan.

19

Gambar 6 Ikatan Monodentate Ion Logam Cu dengan Gugus Fungsi

Organik (Tan 1998)

Gambar 7 Ikatan Bidentate Ion Logam Cu dengan Gugus Fungsi Organik

(Tan 1998)

Secara umum ion logam (kation) dapat berinteraksi dengan semua anion.

Namun afinitas interaksinya tergantung dari sifat keras lemahnya dari logam dan

bahan pengompleks (adsorban). Proses interaksi antara kation logam dengan

kompleks peng-chelate pada media air tawar dapat dilihat berdasarkan konsentrasi

ligan dan logam. Menurut Buffle (1994) dalam Sparks (2003), pengompleks atau

ligan bahan organik dapat diklasifikasikan menjadi tiga bagian. Pertama ligan

inorganik sederhana seperti : Cl-, CO3

2-, SO4

2-, S-OH, F

- dan PO4

3-. Kedua hard

ligan (LH) yang gugus utamanya adalah karboksil (-COOH) dan fenolik (-OH).

Ketiga soft ligan (LS) yang mengandung bagian utama N (nitrogen) dan S (sulfur).

Sparks (2003) menyatakan bahwa grup logam I memilih berikatan dengan

Hard ligand (LH) tetapi membentuk kompleks yang lemah dengan ligan tersebut.

Ikatan kompleks akan terjadi ketika konsentrasi logam dan ligan tinggi serta

bahan pengompleks utamanya berupa ligan inorganik sederhana. Grup logam I

(logam keras) menurut Pearson (1963) diantaranya yaitu: H+, Li

+, Na

+, Cr

3+, Sn

2+,

Ca2+

, Mg2+

, Be2+

.

Grup logam II (logam transisi) khususnya logam transisi divalen memiliki

afinitas terhadap bagian hard ligand (LH) dan soft ligand (LS). Logam ini akan

berkompetisi dengan grup logam I terhadap bagian hard ligan. Disamping itu juga

logam ini akan berkompetisi dengan Grup logam III untuk berikatan dengan soft

ligan. Grup logam II (logam transisi) menurut Peterson (1963) antara lain: Pb2+

,

Zn2+

, Fe2+

,Cu2+

, Ni2+

, Co2+

.

Grup logam III merupakan grup logam lemah. Grup logam III memiliki

afinitas yang lebih besar pada bagian soft ligan daripada hard ligan atau ligan

20

inorganik sederhana. Grup logam III (grup lemah) diantaranya adalah: Cu+, Ag

+,

Pd2+

, Cd2+

, Hg2+

.

Tan (1998) menyatakan bahwa substansi humus memiliki kemampuan

membentuk kompleks yang larut dan tidak larut dengan ion logam. Kompleks

logam dari asam fulvat pada umumnya lebih larut daripada asam humat. Hal ini

mungkin dikarenakan berat molekul asam humat yang lebih rendah dan kelarutan

asam fulvat yang lebih tinggi dalam air. Jika dua atau lebih kelompok fungsional

organik (misalnya, karboksilat) mengkoordinasikan ion logam maka akan

membentuk struktur cincin internal, chelation, suatu bentuk kompleksasi (Sparks

2003). Komponen pengompleks utama dari substansi humus adalah gugus

karboksil dan fenolik.

Konstanta stabilitas antara logam dengan kompleks substansi humus

antara lain dipengaruhi oleh sumber substansi humus dan prosedur kerja ekstraksi

atau isolasi, konsentrasi substansi humus, kekuatan ionik dari padatan, suhu, dan

pH. Schnitzer dan Hansen (1970) dalam Sparks (2003) menghitung kondisi

konstanta stabilitas (Kicond

) pada logam–kompleks asam fulvat, berdasarkan

variasi kontinyu dan metode pertukaran ion ekuilibrium. Urutan stabilitas logam

yang terikat dengan asam fulvat adalah Fe3+

> Al3+

> Cu2+

> Ni2+

> Co2+

> Pb2+

>

Ca2+

> Zn2+

> Mn2+

> Mg2+

. Konstanta stabilitas sedikit lebih tinggi pada pH 5,0

dari pada pH 3,5. Hal ini disebabkan pemisahan yang lebih tinggi pada gugus

fungsional terutama gugus karboksil pada pH 5.0. Disamping itu H+ dan ion

logam bersaing untuk mengikat dinding ligan dan logam kurang terikat pada pH

rendah.

Akuakultur dan Kualitas Air

Akuakultur merupakan kegiatan memelihara/membudidayakan ikan dalam

wadah yang terkontrol untuk mendapatkan keuntungan (profit). Berdasarkan

definisi tersebut, dasar (basis) kegiatan akuakultur terdiri atas beberapa

komponen, antara lain : ikan (organisme budidaya), air (media budidaya/habitat

hidup) dan wadah (tempat budidaya untuk mengontrol kehidupan ikan) serta

keuntungan (tujuan akhir dari akuakultur). Proses produksi kegiatan akuakultur

yang bertujuan menghasilkan ikan untuk dikonsumsi atau dipasarkan, terdiri atas

21

kegiatan pembenihan, pendederan dan pembesaran. Keseluruhan kegiatan ini

dapat dilakukan melalui teknologi atau sistem produksi baik secara ekstensif,

intensif maupun semi intensif.

Pada setiap proses produksi dan sistem produksi yang digunakan, kualitas

air merupakan salahsatu prasyarat utama untuk keberhasilan kegiatan akuakultur.

Ikan membutuhkan lingkungan hidup yang nyaman agar dapat tumbuh secara

optimal. Gangguan-gangguan lingkungan yang disebabkan oleh faktor eksternal

seperti limbah kegiatan manusia, akan menyebabkan ikan mengalami stress,

mudah terserang penyakit hingga akhirnya mengalami kematian (Kordi dan

Tancung 2007).

Penilaian kualitas air pada kegiatan akuakultur membutuhkan beberapa

parameter. Parameter-parameter yang dijadikan untuk menilai kualitas air pada

kegiatan akuakultur yaitu parameter fisika, biologi dan kimia. Menurut

Wedemeyer (1996), parameter fisika yang digunakan untuk menilai kualitas air

antara lain : suhu, kekeruhan (TSS), dan total bahan terlarut (TDS). Parameter

biologinya yaitu bakteri, virus, jamur, parasit, predator, kompetitor dan plankton.

Parameter kimia merupakan parameter yang cukup banyak dibandingkan dengan

parameter lainnya. Parameter ini diantaranya yaitu : Oksigen terlarut, pH, Total

Organic Matter (TOM), ammonia, nitrit, nitrat, BOD, COD, kesadahan,

alkalinitas dan logam berat.

Kualitas air yang sesuai dengan persyaratan hidup ikan merupakan faktor

yang menjamin kelangsungan hidup dan pertumbuhan ikan budidaya. Menurut

Royce (1973), turunnya jumlah suatu populasi organisme disebabkan oleh

kematian yang terjadi. Kelangsungan hidup merupakan persentase banyaknya

organisme yang hidup dibandingkan dengan jumlah yang mati selama masa

pemeliharaan. Kelangsungan hidup pada ikan sangat dipengaruhi oleh kualitas air.

Kualitas air yang mengandung unsur-unsur yang tidak dibutuhkan oleh ikan

menyebabkan kelangsungan hidup ikan menjadi terganggu. Disamping

kelangsungan hidup, pertumbuhan merupakan salahsatu hal yang dijadikan ukuran

baiknya kualitas air pada proses budidaya. Pertumbuhan merupakan proses

bertambahnya ukuran volume dan berat suatu organisme yang dapat dilihat dari

perubahan ukuran panjang dan berat dalam satuan waktu (Effendie 1997).

22

Menurut Huet (1971), terdapat dua faktor yang mempengaruhi pertumbuhan ikan

yaitu faktor internal dan eksternal. Faktor internal berhubungan dengan keadaan

ikan itu sendiri, seperti : umur, sifat genetik ikan, kemampuan memanfaatkan

pakan dan ketahanan terhadap penyakit. Faktor eksternalnya terkait dengan

lingkungan tempat ikan hidup (air) yang meliputi sifat fisika dan kimia air.