OCEANOGRAFIKARBON DIOKSIDA DAN FOSFOR Nama NIM Kelas Prodi : Arif Kurniawan :105080401111003 :A : Sosial Ekonomi Perikanan

FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTANUNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2012

PendahuluanOseanografi berasal dari kata ocean (laut) dan graph (gambaran atau deskripsi). Oseanografi diartikan sebagai ilmu yang mempelajari laut dengan segala macam aspeknya (gerakan air, zat-zat terlarut, organisme, dasar laut dan prosesproses lain). Ilmu yang termasuk dalam batasan ini adalah fisika laut, kimia laut, biologi laut, perikanan, perkapalan, pelayaran, geologi dan meteorologi. Dalam penerapannya oseanografi sering diartikan sebagai ilmu yang hanya mempelajari segi fisika dan kimia laut. Untuk semua aspek laut dipalajari dalam oseanologi. Aspek fisika laut yang dipelajari adalah gelombang (ombak), arus, percampuran massa air yang berbeda sifatnya, pasut, suara, cahaya, listrik, magnet di laut. Aspek kimia laut yang dipelajari adalah susunan zat kimia dan nasib zat tersebut. Oseanografi berhubungan dengan geologi dan meteorologi, karena pada dasarnya laut berhubungan dengan tanah dan udara. digabung dan dikenal sebagai geofisika. Oseanografi, geologi dan meteorologi mempunyai kesamaan metode dan konsep ilmiah, maka sering

PembahasanKARBON DIOKSIDA Dari ion utama di air laut, bikarbonat mempunyai waktu tinggal paling pendek. Jadi stabilisasi kandungan bikarbonat di laut merupakan masalah yang paling dinamis. Karbon dioksida berperanan penting dalam keseimbangan panas atmosfer dan dalam kerusakan (karena hujan atau angin) batuan.

1. Inventaris karbon dioksida Karbon dioksida terdapat dalam bentuk yang berbeda di bagian yang berbeda dari lingkungan. Atmosfer mengandung 0,03% CO2. Karena CO2 secara kuat menyerap radiasi inframerah di atmosfer, senyawa tersebut mempengaruhi keseimbangan panas bumi. Ion karbonat CO32 jika bergabung dengan ion alkali tanah, khususnya kalsium Ca2+ dan magnesium Mg2+ membentuk endapan besar batu karbonat yaitu limestones dan dolomit. Jika telah lama terkubur secara dalam akan berubah menjadi marmer. Karbondioksida merupakan sumber karbon bagi tanaman, dan jika tanaman dikonsumsi oleh hewan , banyak karbon organik direspirasi menjadi karbon dioksida. Beberapa karbon organik terkubur dalam endapan. Jika kandungan organik cukup tinggi, bahan organik yang memfosil dapat diekstraksi menghasilkan bahan bakar fosil yaitu batubara, petroleum dan gas alam. Jika karbondioksida terlarut dalam air, membentuk H2CO3 dan karena mengalami dissossiasi akan meningkatkan ion bikarbonat HCO3 dan ion karbonat CO32. Kenyataan bahwa CO2 di air laut terdapat dalam 3 bentuk senyawa yaitu H 2CO3, HCO3 dan CO32. Ketiganya selalu siap untuk berubah dalam 3 bentuk ini, dan jumlah relatif mereka tergantung hanya oleh acidity air. Masalah ini dapat disederhanakan memakai diagram yang diusulkan oleh K.S. Deffeyes (1965) yang memaparkan variabel konsentrasi CO2 total dan alkalinitas. 2. Diagram Deffeyes Konsentrasi total CO2 adalah jumlah konsentrasi H2CO3, HCO3 dan CO32 yang dinyatakan dalam mmol/kg. Konsetrasi ini hanya berubah hanya jika ditambah atau dikurangi karbonat. Ada 2 macam ion dalam air, yaitu seperti Cl yang tidak dapat berinteraksi dengan ion H+ dan HCO3 yang dapat berinteraksi denga H+. Alkalinitas adalah ukuran konsentrasi ion yang dapat berinteraksi dengan H+, dinyatakan dalam meq/kg. Ion tersebut antara lain HCO3 dan CO32 dan OH. Oleh karena itu air murni mempunyani alkalinitas nol, karena konasntrasi OH sama dengan H+, keduanya 107 meq/kg.

Dalam air laut alkalinitas terutama dipengaruhi oleh adanya HCO3. Ditambah sejumlah kecil CO32 dan berbagai bentuk asam borak H3BO3, H2BO3, HBO32 dan BO33. Catatan bahwa sementara kandungan total CO2 dinyatakan dalam milimole, alkalinitas dalam miliequivalen. Diagram Deffeyes merupakan plot dari hubungan antara total CO2 dengan alkalinitas. Data yang diambil dari berbagai kedalaman di Lautan Pasifik pantai barat Amerika Selatan menunjukkan bahwa kandungan total CO2 dan alkalinitas dalam air naik berdasarkan kedalaman, tetapi di bawah 1000 m kenaikan alkalinitas melambat (tidak sebanding dengan kenaikanCO2). Untuk mengerti perubahan ini kita harus meneliti bagaimana berbagai proses mempengaruhi komposisi air laut. Alkalinitas dan kandungan total CO2 dalam air laut dinyatakan dengan titik A pada diagram Deffeyes. Jika ditambah CO2 ke air, hasilnya total CO2 akan naik sesuai dengan jumlah yang ditambahkan. Disebabkan CO2 tidak membawa muatan, maka alkalinitas tidak akan berubah. Oleh karena itu penambahan CO2 menyebabkan titik A bergerak ke kanan. Sebaliknya jika CO2 berkurang maka titik A akan bergerak ke kiri. Jika ditambah bikarbonat seperti hasil dari penambahan air sungai ke air laut dan kemudian terjadi evaporasi. Dalam kasus ini, jika ditambah 1 mmol HCO3 ke dalam 1 kg air laut, kandungan total CO2 akan naik 1 mmol dan alkalinitas naik 1 meq. Titik A bergerak dengan sudut 45o ke atas dan kanan. Pengurangan 1 mmol HCO3 menyebabkan titik A bergerak dengan jarak yang sama dengan arah kebalikannya. Jika ditambah CO32, seperti jika ada penambahan dari hasil pelarutan limestone (batu kapur). CaCO3 Ca2+ + CO32 Jika ditambah 1 mmol CO32 ke dalam 1 kg air laut, maka kandungan total CO2 akan naik 1 mmol. Disebabkan ion karbonat membawa 2 muatan negatif, alkalinitas akan naik 2 meq. Oleh karena itu titik A akan berpndah dengan sudut 60o ke atas dan kanan. Pengendapan kalsium karbonat menyebabkan berkurangnya CO32 dari larutan, akan menghasilkan gerakan dengan arah yang berlawanan.

Jika ada penambahan asam kuat seperti HCl, penambahan ion H + akan bergabung dengan ion bikarbonat membentuk H2CO3. Hasilnya alkalinitas air akan turun sementara kandungan total CO2 tetap. Oleh karena itu titik A akan bergerak ke bawah. Jika penambahan asam kuat diteruskan dan ion H + melebihi jumlah ion negaif HCO3 dan CO32 dan OH, maka alkalinitas akan menjadi negatif. Penambahan basa kuat seperti NaOH akan meningkatkan alkalinitas air tanpa mempengaruhi kandungan total CO2. Oleh karena itu titik A akan bergerak ke atas. Jika air laut berinteraksi dengan mineral, pengaruhnya akan equivalent dengan penambahan asam atau basa ke dalam air. Jadi beberapa mineral clay dapat menggabungkan Mg2+ dan OH dari air ke dalam crystal latice mereka. Ini equivalen dengan pengurangan OH atau penambahan H+. 3. SIKLUS KARBONAT DI PERMUKAAN BUMI Pengaruh jangka panjang penambahan air sungai ke laut. Karena air diuapkan kembali, pengaruh bersih adalah naiknya kandungan HCO3 air laut, menyebabkan komposisi di Diagram Deffeyes bergerak ke atas kanan dengan sudut 45o. bagaimana perubahan ini diatasi? Proses utama di laut adalah pengendapan kalsium karbonat, tertuama oleh tanaman dan hewan yang membangun kerangka luar mereka dari CaCO3. Pengendapan CaCO3 oleh tumbuhan dan hewan (membentuk kerangka)

menetralkan fenomena no. 2 Deffeyes merubah alkalinitas dan total CO2 dengan ratio 2 : 1 alkalinitas akan tetap, tapi kelebihan total CO2 sisa CO2 ke atmosfer dan larut dalam air hujan

Air murni memiliki alkalinitas nol dan CaCO3 nol. Ketika CO2 larut dalam air murni, akan menambah total CO2 tetapi alkalinitas tetap CO2 dalam air hujan jatuh ke tanah, air karbonat bereaksi dengan batu kapur, melarutkan dan menghasilkan ion Ca2+ dan HCO3CO3 + H2O H2CO3 + CaCO3 H2CO3 Ca2+ + 2HCO-

Air sungai kemudian masuk ke laut lagi untuk mengulangi siklus ini. Hasil bersih dari siklus adalah larutnya batuan karbonat di daratan dan mengendapkannya di laut. Konsentrasi di atmosfer dan laut konstan sama.

Siklus di alam lebih kompleks lagi di bandingkan dengan yang ditunjukan gambar 21. 6 . kehancuran disebabkan oleh angin atau hujan oleh CO2 yang tersimpan dalam air hujan melarutkan tidak hanya batuan karbonat, tetapi juga btuan silikat. Di laut Si berinteraksi dengan air merubah alkilinitasnmya. Proses detail bervariasi sesuai dengan tempat, tergantung batuan yang mengalami kerusakan. Di pulau karbonat yang terisolasi dari laut, seperti Atol karang, proses utama ditunjukan seperti gambar 21. 6. air hujan secara terus menerus melarutkan batu kapur yang terbuka di pulau, sementara tumbuhan dan hewan mengendapkan kembali CaCO 3 di perairan dangkal sekitar pulau. 4. SIKLUS KARBONAT Ketika karbon dioksida larut dalam air, terjadi kombinasi dengan molekul air membentuk molekul asam karbonat. CO2 + H2O H2CO3n Atom karbon mengandung 6 elektron. Dalam molekul CO2, atom karbon berbagi dua elektron dengan tiap-tiap atom oksigen, jadi memberikan mereka konfigurasi elektron seperti neon. Ketika molekul CO2 kombinasi dengan molekul air, oksigen dari molekul air juga berbagi dua elektron dengan atom karbon (Gambar 19-7). Sebagai hasilnya, inti positif hidrogen dari air sangat lemah berpegangan ke molekul H2CO3. Jika satu ion H+ hilang, molekul H2CO3 dirubah menjadi ion bikarbonat (HCO3) yang bermuatan negatif. H2CO3 HCO3 + H+ Ion bikarbonat dapat kehilangan ion H+ yang lain menjadi ion karbonat bermuatan dua negatif.

HCO3 CO3 + H+ Ion bikarbonat dan karbponat terbentuk dari CO2 terlarut, mereka dapat menarik ion hidrogen dari larutan untuk menurunkan muatan mereka. Ada pertukaran ion

hidrogen secara konstan antara karbonat dan larutan. Konsentrasi relatif dari H2CO3, HCO3 dan CO3= tergantung konsentrasi H+ dalam larutan. Pada pH rendah, konsentrasi H+ tinggi akan dihasilkan dalam konsentrasi H2CO3 yang relatif tinggi. Pada pH tinggi, CO3= merupakan bentuk karbonat yang melimpah. Bikarbonat akan dominan pada konsentrasi ion hidrogen yang sedang (pertengahan). Konsentrasi relatif dari ketiga ion dalam air laut merupakan fungsi dari pH. FOSFOR 1. SENYAWA FOSFOR TERLARUT Fosfor anorganik terlarut terdiri dari ion ortofosfat, pada salinitas 35 o/oo suhu 20oC, HPO4 P 87%, PO4 P 12% dan H2PO4 P 1%. Kadar fosfat (PO4 P) di laut rata-rata 1 60 mg/m3, pada musim barat di Indonesia bagian timur kadar fosfat 0,2 0,3 ug/l, pada musim timur 0,3 0,4 ug/l, karena up welling di Laut Banda dan Arafura. 2. DAUR FOSFOR Penyebaran fosfor dikendalikan factor fisika dan biologi. Daur fosfor bersifat terbuka, fosfor yang mengendap sebagian mengalami regenenasi dan kembali ke kolom air, sebagian berubah menjadi mineral, misal apatik Ca3(PO4)3(OH.F) yang mengendap di dasar. a. PENYEBARAN FOSFOR Adenosine trifosfat dan berbagai ko-enzim nukliotid memegang peranan penting dalam fotosintesis. Tumbuhan mendapatkan melalui asimilasi ortofosfat yang larut. Absorpsi dan konversi ortofosfat menjadi fosfor organic terjadi siang dan malam. Jika dalam air terdapat 10 g P/l pertumbuhan fito tidak mengalami hambatan. Di bawah itu laju pembelahan sel menurun (dan dihasilkan keturunan yang defisien fosfat) dapat juga berhenti berfotosintesis. Beberapa spesies fito dapat memanfaatkan fosfat organic terlarut (gliserofosfat dan beberapa nukliotid). b. REGENERASI Fosfor organic, yang merupakan 75% dari senyawa fosfor yang diekskresi oleh zooplankton oleh aktifitas bakteri atau enzimatik dirombak menjadi ortofosfat. Berbeda dengan nitrogen, ekskresi fosfor minimal oleh zoo terjadi pada waktu fito melimpah. Ini diperkirakan akibat dari ditimbunnya sebagian fosforlipid. Jika

kelimpahan fito sangat menurun, zoo menggunakan timbunan fosfolipid sebagai sumber energi dan hasil sampingnya berupa senyawa fosfor diekskresikan. 3. KADAR DAN PENYEBARAN SENYAWA FOSFOR penyebarannya sama dengan nitrat. Kadar maksimum fosfat terdapat di kedalaman di bawah kadar oksigen minimum dan karbondioksida maksimum. Ada hubungan linier antara kadar fosfat dan karbondioksida di termoklin, ini menunjukkan bahwa regenerasi fosfat dan karbondioksida terjadi secara simultan. Di bawah kedalaman dimana kadar fosfat maksimum, kadar fosfat konstan, akibat proses difusi pusaran vertical. Di permukaan kadar fosfat organic dapat mencapai 50% kandungan fosfat total. Semakin dalam kadar fosfat organic ini menurun, sesudah kedalaman 1000 m, kadarnya dapat diabaikan. 4. FITOPLANKTON Rumus kimia empiric komposisi fitoplankton. (CH20)106 (NH3)16 H3PO4 Regenerasi oksidatif akan menghasilkan nitrat dan fosfat, terjadi di bawah zona eufotik. (CH20)106 (NH3)16 H3PO4 + 138 O2 106 CO2 + 122 H2O + 16 NO3 + PO43 + 19 H+

5. SIKLUS KARBONAT DALAM LAUT Dalam Gambar 21-1 terlihat bahwa alkalinitas dan konsentrasi total CO 2 di laut bervariasi tergantung kedalaman. Di bawah permukaan laut dan jauh dari pantai tidak ada penambahan HCO3 dari sungai dan tidak ada pertukaran CO2 dengan

atmosfer. Organisme dalam laut, berinteraksi dengan sistem karbonat dalam dua cara. Tanaman merubah karbon dioksida untuk mensintesis bahan organik, sementara hewan membakar bahan organik dan menambah CO2. Perubahan CO2 oleh tanaman membutuhkan cahaya dan oleh karena itu terbatas di kawasan bagian atas dari laut, sementara hewan dapat menambah CO2 ke air laut di seluruh kedalaman. Kenyataannya bahwa respirasi oleh hewan di kedalaman, air gelap menaikkan kandungan total CO2, sementara alkalinitas tetap tidak berubah (Gambar 21-1) yang mana titik dari level lebih dalam berpindah secara cepat ke kanan. Bagaimanapun juga gambar tersebut menunjukkan bahwa semakin dalam ada sedikit kenaikan alkalinitas. Hasil ini dari interaksi air laut dengan kalsium karbonat. Zat (substansi) ini mengendap dalam sel berbagai hewan dan tanaman membentuk kerangka luar atau dalam. Banyak hewan yang menyebar dalam laut, dan ketika mati kerangkanya mengendap di dasar laut. Hewan dan tanaman yang lain hidup permukaan.