Pengertian Trace Element Elemen adalah unsur, materi atau bahan dasar (fundamental kinds of matter) yang menyusun seluruh benda di alam semesta (Menahan, 2001). Di dalam lautan terdapat berbagai jenis elemen baik organik maupun anorganik yang jumlahnya berbeda antara elemen. Menurut Millero dan Shon (1992) menyatakan bahwa perairan laut memiliki konsentrasi senyawa organik yang sangat rendah organik terdiri dari kelompok hewan yang telah hidup dan telah mati. Serasah atau detritus hasil degradasi bahan organik dan pengaruh antropogenik. Berdasarkan komposisi kimianya, bahan organik terdiri atas karbohidrat, protein, asam amino, lemak, hidrokarbon, asam karboksiklik, humus dan kerogen serta komponen-komponen mikro lainya seperti steroid, aldehida, alkojol dan organo-sulfur. Pada lautan terdapat elemen-elemen yang dapat di kelompokan menjadi beberapa jenis. Menurut Millero (2006) menyatakan bahwa elemen (organic dan inorganik dibagi menjadi 3 kelompok berdasarkan rata-rata konsentrasinya di alam yaitu : Elemen makro (Mayor) (0,05 – 750 mM) (Na, Cl, Mg) Elemen mikro (Minor) (0,05 – 50 μM) (P dan N) Elemen trace atau kelumit (0,05 -50 nM) (Pb, Hg, Cd) Pengertian trace elemen atau biasa di sebut elemen jarang adalah unsur-unsur atau senyawa – senyawa kimia dilaut yang kelarutanya kurang dari 1 ppb atau dapat diartikan sangat kecil tetapi untuk keberadaanya sang diperlukan dalam pengaturan keseimbangan kelarutan elemen – elemen dilaut dan proses biologi organisme bahar dan proses lainya. Rasio konsentrasi elemen yang konstan terhadap elemen yang berkaitan dengan khlorinitas atau salinitas ditemukan pada beberapa elemen karena tingkat reaktifitasnya yang rendah. Logam-logam Cu, Mn, Fe dan Zn jika terjadi defisiensi menyebabkan penyakit baik pada hewan maupun tumbuhan. Cu, Cr, Se dan I untuk hewan dan B dan Mo untuk tanaman. Hampir semua mikronutrien memiliki peran sebagai penyusun enzym dan protein-protein penting lain yang terlibat dalam pathway/siklus metabolik. Ketiadaan mikronutrien akan menyebabkan disfungsi metabolik yang mengakibatkan penyakit. Elemen-elemen yang tidak mempunyai kepentingan secara biokimiawi disebut "non essensial element".Contohnya “non-essential element” adalah As, Cd, Hg, Pb, Po, Sb, Ti dan U yang menyebabkan toksisitas pada konsentrasi yang melebihi ambang batas tetapi tidak menyebabkan "deficiency disorder" pada konsentrasi rendah seperti mikronutrien.Peranan trace elemen dalam suatu perairan:
Daftar Pustaka Millero, F. J. 2006. Chemical Oceanografi. 3rd edition, C R C Taylor and Francise. Boca Raton:London. 496 hal.
Millero, F. J dan M, L, Sohn. 1992. Chemical Oceanografi. 3rd edition, C R C Taylor and Francise. Boca Raton:London.
Trace Element Trace element adalah unsur yang diperlukan dalam jumlah sangat kecil (trace) dalam diet untuk menjaga kesehatan. Sebagai contoh, tembaga, selenium, dan yodium.
Mayor, Minor dan Trace Element
PENDAHULUAN
Elemen adalah unsur, materi atau bahan dasar (fundamental kinds of matter) yangmenyusun seluruh benda di alam semesta (Menahan, 2001). Elemen ini tersusun dari atom-atom yang berasal dari elemen yang sama secara kimiawi dan memiliki sifat yang identik.Hingga saat ini telah dikenal sekitar 116 elemen atau unsur. Secara garis besar, elemen dapat dibagi menjadi 2, yaitu : elemen organik daninorganik. Miessler dan Tarr (2000) menyatakan bahwa elemen organik berkaitan dengansenyawa hidrokarbon dan derivatnya yang sebagian besar menjadi elemen utama yangmenyusun makhluk hidup. Asam amino, protein dan lemak yang menyusun organism hidupumumnya tersusun dari elemen organik (unsur atau senyawa yang terdiri dari C , H dan O). Sedangkan elemen inorganik mencakup keseluruhan elemen yang terdapat dalam tabel periodik unsur termasuk Hidrogen dan Karbon itu sendiri. Riley dan Chester (1971), menyatakan bahwa unsur N, P dan Si adalah merupakan mikro elemen esensial terpenting yang dibutuhkan oleh organisme laut. Ketiga elemen tersebut berperan penting dalam metabolisme, proses fisiologis dan reaksi biokimiawi dalam tubuh. Namun, menurut Manahan (2001),elemen, bahan atau materi organik adalah semua senyawa yang mengandung karbontermasuk substansi yang dihasilkan dari proses hidup (kayu, kapas, wol), minyak bumi, gasalam (metan), cairan pelarut/pembersih, fiber sintetik dan plastik. Sedangkan elemen atau bahaninorganik adalah semua substansi yang tidak mengandung Karbon seperti logam, batuan,garam, air, pasir dan beton. Elemen inorganik ada yang bersifat terlarut (dissolved) dan adayang padat (solid atau insoluble).
ISI Millero dan Sohn (1992) menyatakan bahwa perairan laut memiliki konsentrasi senyawa organik yang sangat rendah dibandingkan konsentrasi senyawa inorganik.
Senyawa organik terdiri dari kelompok hewan yang telah hidup dan telah mati. Serasah atau detritus hasil degradasi bahan organik dan pengaruh antropogenik. Berdasarkan komposisi kimianya, bahan organik terdiri atas karbohidrat, protein, asam amino, lemak, hidrokarbon, asam karbosiklik, humus, dan kerogen serta komponen-komponen mikro lainnya seperti steroid, aldehid, alkohol dan komponen organo-sulfur. Riley dan Chester (1971), menyatakan bahwa unsur N, P dan Si adalah merupakan elemen esensial terpenting yang dibutuhkan oleh organisme laut. Ketiga elemen tersebut berperan penting dalam metabolisme, proses fisiologis dan reaksi biokimiawi dalam tubuh. Nitrogen penting untuk membangun jaringan tubuh. Sedangkan fosfor dan silica penting dalam pembentukan cangkang terutama bagi kelompok Diatom, Coccolithofor dan Pteropod. Besi, Mangan, Tembaga, Seng, Kobal dan Molybdenum adalah mikro elemen esensial yang sangat dibutuhkan untuk pertumbuhan sebagaimana ditemukan pada enzim. Meskipun memiliki konsentrasi yang sedikit dalam air laut, namun mikro elemen esensial tidak pernah menjadi faktor pembatas yang mengontrol populasi biota laut. Kadang-kadang konsentrasi mikro elemen esensial ditemukan dalam jumlah yang banyak dalam air laut, namun hal tersebut belum menjamin pemenuhan kebutuhan mikro elemen esensial bagi organisme laut. Hal ini karena mikro elemen esensial tersebut berada dalam bentuk yang tidak dapat diabsorbsi langsung oleh biota laut yang ada. Millero (2006) membagi elemen (organik dan inorganik) menjadi 3 kelompok berdasarkan rata-rata konsentrasinya di alam, yaitu:
1.
1.
Elemen makro (Mayor) (0,05 – 750 mM) (Na, Cl, Mg)
2.
Elemen mikro (Minor) (0,05 – 50 μM) (P dan N)
3.
Elemen trace atau kelumit (0,05 -50 nM) (Pb, Hg, Cd)
Elemen Makro (Mayor) Elemen mayor disuatu perairan jumlahnya sangat banyak (unlimited elements) dimana untuk rata – rata RT > 106 year. Elemen mayor bersifat sangat konservatif atau keberadaanya dilaut sangat tetap, dan konsentrasi tidak berkurang ataupun tidak bertambah dengan semakin dalam suatu perairain. Tiga sumber utama dari garam-garaman di laut adalah pelapukan batuan di darat, gasgas vulkanik dan sirkulasi lubang-lubang hidrotermal (hydrothermal vents) di laut dalam. salinitas merupakan jumlah dari seluruh garam-garaman dalam gram pada setiap kilogram air laut.untuk elemen mayor sendiri tergolong dalam beberapa logam – logam, yang termasuk dalam elemen mayor adalah : B, Br, Cl, Cs, F, K, Lr, Mg, Mo, Na, Rb, S, Ti, dan U. Mengingat tingginya kandungan kation, air laut dapat digunakan sebagai salah satu sumber hara bagi tanaman termasuk tanaman yang sensitive terhadap kadar garam yang tinggi.Untuk elemen mayor atau mayor elemen yang mempunyai ukuran > 1 ppm yaitu diantaranya adalah : Na, Mg, Ca, K, Cl, SO4 dan HCO3.Sedangkan untuk keberadaan perbandingan elemen mayor yang terdapat pada suatu perairan sangat stabil, kestabilan dari ratio mayor elemen disuatu perairan tergantung pada kondisi disuatu perairan.berikut ini merupakan contoh dari karakteristik komposisi ratrio dengan antar elemen : SO4 : Cl ; HCO3 : Cl ; K : Na
Berkaitan dengan tingginya salinitas air laut, tantangan yang dihadapi adalah upaya untuk memanfaatkan unsur-unsur hara tersebut dengan menurunkan kandungan Na dan ClMg : Na dan Ca : Mg dimana kondisi suatu perairan disungai lebih tinggi dibandingkan dilaut. Selain proses di atas, proses-proses biogeokimia seperti reaksi redoks, kompleksasi – solidifikasi, mineralisasi-remineralisasi dan faktor lingkungan seperti pH, suhu, salinitas, arus dan aktifitas hidrothermal juga berperan penting terhadap distribusi mikro elemen di laut.
Ø Kelompok Elemen Kimia Utama (major elements) Karena elemen kimia ini terdapat dilaut dalam kadar yang besar, yaitu terdapat dalam jumlah lebih dari 31,67 miligram elemen dalam 1 liter air laut. Atau 21,5 g/l. Nama-nama elemen Kimia Utama Yaitu:
ü Khlor (Cl) 89.500.000 ton/mil³ air laut ü Natrium (Na) 49.500.000 ton/mil³ air laut ü Magnesium (Mg) 6.400.000 ton/mil³ air laut ü Belerang (S) 4.200.000 ton/mil³ air laut ü Kalsium (Ca) 1.900.000 ton/mil³ air laut ü Kalium (Br) 1.800.000 ton/mil³ air laut ü Brom (Br) 306.000 ton/mil³ air laut ü Karbon (C1) 32.000 ton/mil³ air laut
2.
Elemen Mikro (Minor)
Minor elemen atau elemen mayor memiliki suatu ukuran 1 ppb – 4 ppm (< 1ppm) yang termasuk dalam elemen minor disuatu lautan yaitu diantaranya : O, H, Cl, Na, Mg, C, Ca, K, Dr, C, Sr, B, dan F. dari elemen – elemen tersebut terdapat ada 14 unsur yang termasuk dalam elemen minor.elemen minor memiliki pola distribusi yang luas atau dengan kata lain pola penyebaran yang luas dari suatu perairan tropis sampai sub tropis.dari 14 jenis ion pada air laut.Dari jumlah itu, konsentrasi klorida dan natrium terdapat dalam jumlah yang sangattinggi. Hal inilah yang menyebabkan tingginya salinitas air laut. . Di samping itu unsure Na juga dapat dimanfaatkan sebagai unsur hara untuk jenis-jenis tanaman tertentu yang membutuhkannya baik sebagai unsure tambahan/menguntungkan maupun sebagai pengganti sebagian dari kebutuhan akan unsur K.
Kelompok ini terdapat dalam kadar yang lebih kecil dibandingkan dengankelompok elemen kimia utama, sehingga elemen-elemen ini dimasukan kedalamkelompok elemen kimia tambahan atau minor elemen. Kadarnya di laut mempunyainilai kisaran antara 5,52 mg sampai 0,079 mg yang terdapat dalam satu liter air laut.Karena kadarnya relatip lebih kecil, maka kelompok jenis elemen ini mudah lenyapdari perairan laut oleh sebab itu prose absorbsi atau penyerapan oleh partikel-partikelmaupun organisme ± organisme yang ada dan hidup dilaut. Berbeda dengan kelompok elemen kimia utama , maka untuk menentukan kadar dari kelompok elemen kimiatambahan yang ada dilaut diperlukan contoh yang banyak. Yang tergolong ke dalam minor elemen antara lain : Boron (B), Silikon (Si), Flour (F), Argon (Ar), Nitrogen(N), Liitium (Li), Rubidium (Rb), dan Fosfor (P).
Ø Kelompok Elemen Kimia Tambahan (minor elements) Kelompok ini terdapat dalam kadar yang lebih kecil dibandingkan dengan kelompok elemen kimia utama, sehingga elemen-elemen ini dimasukan kedalam kelompok elemen kimia tambahan atau minor elemen. Nama-nama elemen Tambahan Utama Yaitu:
ü Boron (B) 23.000 ton/mil³ air laut ü Silikon (Si) 14.000 ton/mil³ air laut ü Flour (F) 6.100 ton/mil³ air laut ü Argon (Ar) 2.800 ton/mil³ air laut ü Nitrogen (N) 2.400 ton/mil³ air laut ü Liitium (Li) 800 ton/mil³ air laut ü Rubidium (Rb) 570 ton/mil³ air laut ü Fosfor (P) 330 ton/mil³ air laut
3.
Trace Element
Trace Elemen merupakan unsure – unsure atau senyawa – senyawa kimia dilaut yang kelarutanya kurang dari 1 ppb atau dapat diartikan sang kecil.tetapi untuk keberadaanya sang diperlukan dalam pengaturan keseimbangan kelarutan elemen – elemen dilaut dan proses biologi organism bahari. rasio konsentrasi elemen yang konstan terhadap elemen yang berkaitan dengan khlorinitas atau salinitas ditemukan pada beberapa elemen karena tingkat reaktifitasnya yang rendah. Logam-logam Cu, Mn, Fe dan Zn jika terjadi defisiensi menyebabkan penyakit baik pada hewan maupun tumbuhan. Cu, Cr, Se dan I untuk hewan dan B dan Mo untuk tanaman. Hampir semua mikronutrien memiliki peran sebagai penyusun
enzym dan protein-protein penting lain yang terlibat dalam pathway/siklus metabolik. Ketiadaan mikronutrien akan menyebabkan disfungsi metabolik yang mengakibatkan penyakit. Elemen-elemen yang tidak mempunyai kepentingan secara biokimiawi disebut "non essensial element". Contohnya “non-essential element” adalah As, Cd, Hg, Pb, Po, Sb, Ti dan U yang menyebabkan toksisitas pada konsentrasi yang melebihi ambang batas tetapi tidak menyebabkan "deficiency disorder" pada konsentrasi rendah seperti mikronutrien.
Ø Kelompok Elemen Kimia Jarang (Trace Element) Di laut terdapat pula kelompok elemen yang disebut kelompok elemen jarang atau “Trace Element”. Elemen ini terdapat di laut dalam kadar yang sanagt kecil sekali dibandingkan dengan kadar-kadar dari elemen- elemen dari kelompok yang lain. Kadar elemen jarang yang terdapat di laut mempunyai nilai kisaran antara 67.18µg sampai 0,024 µg dalam 1 liter air laut. Nama-nama elemen Jarang Utama Yaitu: ü Yod (I) 280 ton/mil³ air laut ü Barium (Ba) 140 ton/mil³ air laut ü Besi (Fe) 47 ton/mil³ air laut ü Molibden(Mo) 47 ton/mil³ air laut ü Seng (Zn) 47 ton/mil³ air laut ü Selen (Se) 29 ton/mil³ air laut ü Argon (Ar) 14 ton/mil³ air laut ü Tembaga (Cu) 14 ton/mil³ air laut ü Timah (Sn) 14 ton/mil³ air laut ü Uranium (U) 14 ton/mil³ air laut ü Mangan (Mn) 9 ton/mil³ air laut ü Nikel (Ni) 9 ton/mil³ air laut ü Vanadium (V) 9 ton/mil³ air laut Factor – factor yang mempengaruhi atau mengurangi kelarutan trace elemen dari suatu perairan: 1. Melalui proses pengendapan sedimen, mengikat senyawa – senyawa terlarut disuatu perairan. 2.
Diserap atau dimanfaatkan oleh oraganisme bahari terlepas ke atmosfir melalui permukaan perairan.
3.
Trace elemen terlarut juga terkait denga gas dalam senyawa didalam jaringan tubuh suatu organism bahari, yang mempunyai konsentarasi yang sangat tinggi (berikatan dengan ion oksigen dan hydrogen).
Riley dan Chester (1971), menyatakan bahwa unsur N, P dan Si adalah merupakanelemen esensial terpenting yang dibutuhkan oleh organisme laut. Ketiga elemen tersebut berperan penting dalam metabolisme, proses fisiologis dan reaksi biokimiawi dalam tubuh. Nitrogen penting untuk membangun jaringan tubuh. Sedangkan fosfor dan silicapenting dalam pembentukan cangkang terutama bagi kelompok Diatom, Coccolithofor danPteropod. Besi, Mangan, Tembaga, Seng, Kobal dan Molybdenum adalah mikro elemenesensial yang sangat dibutuhkan untuk pertumbuhan sebagaimana ditemukan pada enzim.Meskipun memiliki konsentrasi yang sedikit dalam air laut, namun mikro elemen esensialtidak pernah menjadi faktor pembatas yang mengontrol populasi biota laut. Kadang-kadangkonsentrasi mikro elemen esensial ditemukan dalam jumlah yang banyak dalam air laut,namun hal tersebut belum menjamin pemenuhan kebutuhan mikro elemen esensial bagiorganisme laut. Hal ini karena mikro elemen esensial tersebut berada dalam bentuk yang tidak dapat diabsorbsi langsung oleh biota laut yang ada.
4.
Bahan Organik Terlarut
Berdasarkan strukturnya senyawa organik dapat dibagi menjadi :
1. 2.
materi organik terlarut (DOM) yang berukuran < 0,45 µm termasuk koloid materi organik partikulat (POM) yang terdiri atas materi berbentuk partikulat (> 2,0µm) dan materi tersuspensi (0,45 ± 2,0 µm)
Ø Bahan Dasar Bahan Organik Karbon merupakan bahan dasar dari semua bahan organik. Selain itu, karbon ditemukan sebagai gas karbondioksida dan sebagai karbonat. Karbon juga terdapat pada bahan bakar fosil (batu bara, gas alam, dan minyak). Tumbuhan hijau menangkap karbondioksida (CO2) dan mereduksinya menjadi senyawa organik: Jumlah oksigen (dalam mg/l atau ppm) yang digunakan mikroorganisme untuk menguraikan bahan organik yang degradable (dapat terurai) biasanya menjadi tolok ukur terjadinya pencemaran atau beban bahan organik di perairan. Kriteria ini dikenal sebagai Biochemical Oxygen Demand (BOD). Sebuah indeks jumlah oksigen yang digunakan
organisme untuk metabolisme makanannya baik secara biologi maupun melalui proses kimiawi. Walaupun ada yang menterjemahkan BOD sebagai Biological Oxygen Demand akan tetapi sebenarnya proses yang terjadi bukan hanya proses biologi tapi juga proses kimiawi. Jumlah BOD yang tinggi menunjukkan banyaknya bahan organik. Bila air memiliki BOD rendah secara umum berarti jumlah limbah bahan organiknya rendah sepanjang limbahnya adalah limbah yang degradable . Daur Bahan Organik Daur bahan organik atau disingkat daur organik di laut sama dengan daur organik di lingkungan air tawar dan di darat. Karbon (C) bersama-sama dengan unsur hara lainnya seperti posfor (P) dan nitrogen (N) melalui proses fotosintesis menghasilkan jaringan tumbuh-tumbuhan yang menjadi makanan hewan. Keduanya akan menghasilkan zat organik dan jika mereka mati dan membusuk maka akan dihasilkan bahan mentah untuk memulai daur bahan organik lagi (Romimohtarto dan Juwana, 2001). Unsur hara nitrogen (N) tidak mempunyai hubungan tetap dengan unsurk hara posfor (P), tetapi bersama-sama dengan karbon (C), N dan P, merupakan unsur-unsur utama dalam produksi zat organik. Walaupun hara C terdapat dalam jumlah yang banyak, tetapi kedua unsur hara N dan P menjadi faktor pembatas dalam daur bahan organik di laut. Ø Sumber Bahan organik Aloton ( eksternal) 1.
Sungai
Bahan organik terlarut dari daratan diangkut ke laut melalui angin dan sungai. Bahan organik terlarut yang berasal dari air sungai, bisa mencapai 20 mgC/l, terutama berasal dari pelepasan humic material dan hasil penguraian dari buah – buahan yang jatuh di tanah. Penambahan bahan organik secara perantara alami dalam bentuk sewage (kotoran) dan buangan industri. Sebagian besar sudah siap dioksidasi dan segera membusuk karena bakteri dalam air laut. Namun dalam batasan badan air, seperti estuarin, kebutuhan oksigen secara biologi terpenuhi dikarenakan kondisi anoksik tersedia.
Berupa hasil dekomposisi tanaman, penggelontoran substansi humus, masukan antropogenik.
Sekitar 40 -80% DOC (Substansi Humus, berupa Asam Fulvic)
Bahan Organik Karbon Terlarut (DOC) Mencapai ~ 20 mg/l, Bahan Organik Karbon Partikulat Berkisar ~ 1 -~ 2,5 mg/l 2.
Atmosfer Terdiri POM (POC) & Vapourphase Organic Matter/VOM (VOC)
·
POC : Viable : Bakteri, Pollen, Algae,yeast, Moulds, Mycoplasma, Virus, Protozoa, & Nematoda Non Viable : Kelompok Senyawa Lipid
·
VOM Gas Methane (Senyawa Hidrokarbon)
3. ·
Sedimen Sangat Beragam : Hidrokarbon, As Lemak, As-As Amino, Peptida, Karbohidrat, Polimer Alami, Kerogen & Materi Humus
·
Bahan Organik yang Terendapkan di Sedimen: Terlarut : Makromolekul biogenik (Protein, Karbohidrat & Lemak) Tidak Terlarut : Humic, Fulvic, Humin. Autoton (Internal) 1.
Produktivitas Primer
Fitoplankton sumber utama penghasil bahan organic melalui proses fotosintesis
Menghasilkan karbon, karbohidrat yang dapat dikonversi menjadi protein, lipid, dan senyawa lainnya melalui proses metabolisme dan penambahan beberapa substansi lainnya 2.
Aktivitas Biologi Makro dan Mikro Organisme Ekresi ekstraseluler alga, Hasil metabolisme alga terutama fitoplankton. Hasil fotosintesis alga akan melepaskan sejumlah bahan ke dalam badan perairan. Produksi ini penting sebagai sumber energi untuk organisme laut lainnya dan juga berperan dalam kontrol ekologi. Asam amino dan karbohidrat merupakan bahan yang dikeluarkan secara dominan oleh spesies khusus seperti Olisthodiscus sp (Hellebust, 1965 dalam Riley dan Chester 1971).
Ekresi hewan laut, Eksresi zooplanton dan binatang laut lainnya.Eksresi zooplankton dan binatang laut lainnya menjadi sumber penting bahan organik terlarut di laut. BahanBahan yang dikenal secara prinsip adalah Nitrogenous seperti urea, purines (allantoin dan asam uric), trimethyl amine oxide dan asam amin, trimethyl amine oxide dan asam amino (glycine, taurine dan alanine). Ø Pengelompokkan Bahan Organik di Laut BAHAN ORGANIK TERLARUT DALAM AIR LAUT.
Bahan organik terlarut yang berukuran < 0.5 μm.
Jumlah bahan organik terlarut dalam air laut biasanya melebihi rata-rata bahan organik tidak terlarut. Hanya berkisar 1/5 bahan organik tidak terlarut terdiri dari sel hidup. Semua bahan organik ini dihasilkan oleh organisme hidup melalui proses metabolisme dan hasil pembusukan Bahan organik karbon berukuran 0,3 – 3 mgC/ l pada perairan pantai, ditemukan sebagai hasil peningkatan aktivitas fitoplankton dan polusi dari daratan. BAHAN ORGANIK TIDAK TERLARUT DALAM AIR LAUT Bahan organik tidak terlarut dalam air laut berukuran lebih besar dari 0,5 μm. Pada lapisan permukaan air laut material organik tak terlarut ini berupa detritus dan fitoplankton. Pada zona eufotik konsentrasinya lebih tinggi dari lapoisan di bawahnya. Bahan organik tak terlarut ini berfungsi menyediakan makanan untuk organisme pada beberapa tingkatan tropik.
Ø Sumber Bahan Organik Tidak Terlarut dalam Air Laut ü Di bawah air sungai (4,2 – 109 gC/ l) berukuran lebih kecil dari rata-rata produksi primer di laut ( 4 – 1016 gC/ l). ü Sebagian besar particulate organic matter dilaut dihasilkan oleh beberapa organisme penghasil utama seperti fitoplankton, makroalga dan bakteri kemoautotrofik. Produksi utama ini dihasilkan oleh fotoautotrofik nanoplankton (berdiameter 2,0 – 20 μm). ü Sekitar 10 % dihasilkan dari tanaman dalam bentuk senyawa, berat molekulnya ringan seperti asam amino, asam trikarboksilik. Hasil ini dengan cepat dikonsumsi oleh bakteri. ü Hasil agregasi dan pengendapan dissolved organic matter dari laut. ü Pada subsurface dalam waktu tertentu butir-butir fecal zooplankton merupakan komponen yang terbesar dari bahan organik tak terlarut.
Ø Perbedaan Secara Ekologi dan Sifat Bahan Organik Partikulat.
ü Daerah eufotik. Bahan organik partikulat di daerah eufotik terdiri dari fitoplankton dan bakteri bersama dengan detritus. Pertumbuhan lebih baik diperoleh dengan percampuran dari dua atau lebih spesies dibandingkan satu spesies. Pada kondisi biasa, diatom mungkin dapat digunakan sebagai makanan pokok kopepoda (Beklemistur, 1954dalam Riley dan Chester, 1971), tetapi cocolithophores dan dinoflagellata juga dapat digunakan (Marshall dan Orr, 1952 dalam Riley dan Chester, 1975). ü Daerah Perairan Dalam. Meskipun banyak detritus di daerah eufotik berukuran relatif besar karena diuraikan oleh bakteri sehingga sangat sedikit yang mencapai kedalaman 200 – 300 meter (Fox, 1950 dalam Riley dan Chester, 1971). Sebagian besar dikonsumsi oleh filter feeder perairan dalam yang memiliki nilai gizi (Harvey, 1955 dalam Riley dan Chester, 1971) dan tenggelam sampai dasar lautan bergabung menjadi sedimen yang rata-rata mengandung Ca 0,3% organik karbon. Oleh sebab itu perlu mencari alternatif sumber makanan bagi binatang laut tersebut. Sumber makanan kemungkinan dipenuhi oleh marine aggregates yang kaya protein dan nutrisi.
Ø Peranan Bahan Organik dalam Ekologi Laut Adapun peranan bahan organik di dalam ekologi laut adalah sebagai berikut :
Sumber energi (makanan)
Sumber bahan keperluan bakteri, tumbuhan maupun hewan
Sumber vitamin
memiliki peranan penting dalam mengatur kehidupan fitoplankton di laut.
Mengontrol Proses-Proses Geokimia, Memberi Pengaruh Transpor & Degradasi Polutan, serta berperan dalam Reaksi-Reaksi Disolusi, Prespitasi Mineral Jumlah bahan organik terlarut dalam air laut biasanya melebihi rata-rata bahan organik tidak terlarut. Semua bahan organik ini dihasilkan oleh organisme hidup melalui proses metabolisme dan hasil pembusukan. Ekresi dari mikroorganisme seperti protozoa merupakan sumber yang penting dari bahan organik karbon. Proses pelepasan nitrogen dan fospor dari organisme mati dalam air laut terjadi dengan cepat. Hampir seluruh organik karbon terlarut dalam air laut berasal dari karbondioksida yang dihasilkan oleh fitoplankton. Konsentrasinya tergantung pada keseimbangan antara rata-rata organik karbon terlarut yang dibentuk oleh hasil pembusukan, eksresi dan rata-rata hasil penguraian atau pemanfaatannya. 1.
Sumber
Berdasarkan asalnya, sumber elemen mikro yang masuk ke laut secara garisbesar dapat dibagi menjadi 2 :
b.
Allotochnous (external sources) :
ü Aktifitas gunung berapi (erupsi) ü Pelapukan batuan ü Gurun Pasir ü Aktifitas Manusia (antropogenik) c.
Autotochnous (internal sources) :
ü Aktifitas gunung berapi bawah laut (Submarine Eruption) ü Pergeseran kerak bumi d.
Aktifitas BiologiMekanisme transport elemen yang bersumber dari daratan dapat dibagi 3
ü Melalui sungai (fluvial transport) ü Melalui udara (atmospheric transport) dan angin (Aeolian transport) ü Melalui pencairan es (glacial transport)Elemen yang masuk ke laut akan mengalami prosesproses :
ü Fisika : advection, mixing, adsorption, deposition ü Kimia : redox, hydrolysis, complexation, solidification, dissolution ü Biologi : absorption, decomposition
2.
Distribusi
Chester (1990) menyatakan bahwa ada tiga proses yang berperan dalamdistribusi elemen di laut : ü Saturasi dan presipitasi (Ca, Sr, Ba) ü Adsorbdi oleh partikel tersuspensi (Mn, Zn, Cd, Pb) ü Absorbsi oleh biologi (Co, Mo, Ni, Zn). Selain proses diatas, proses-proses biogeokimia seperti reaksi redoks,kompleksasi ± solidifikasi, mineralisasi-remineralisasi dan faktor lingkungan sepertipH, suhu, salinitas, arus dan aktifitas hidrothermal juga berperan penting terhadapdistribusi mikro elemen di laut.
3.
Tipe Distribusi Elemen. Elemen mikro memiliki konsentrasi yang sangat rendah di laut karenaelemen mikro memiliki sifat yang sangat reaktif sehingga dengan cepat akansegera berikatan dengan senyawa kimia yang lain saat mencapai laut danmengendap di dasar perairan dalam bentuk sedimen. Selain itu, ada pula elemenmikro yang memang memiliki konsentrasi sangat kecil dari sumbernya. Misalnya:batuan kristal dan gas yang berasal dari dalam perut bumi.
Profil distribusi elemen mikro dapat dibagi menjadi beberapa kategori, yaitu:
1.
Conservative Profile: rasio konsentrasi elemen yang konstan terhadapelemen yang berkaitan dengan khlorinitas atau salinitas ditemukan pada beberapaelemen karena tingkat reaktifitasnya yang rendah.
2.
Nutrient Type Profile: penurunan konsentrasi elemen di permukaanperairan dan pengayaan di kedalaman perairan. Senyawa dipindahkan dari bagian ataspermukaan oleh plankton atau senyawa partikulat yang dihasilkan oleh produsen melaluiaktifitas biologi. Di perairan yang dalam senyawa partikulat akan mengalamiregenerasi melalui proses oksidasi oleh bakteri.
3.
Surface enrichment and depletion at depth: Elemen yang termasuk kelompok ini mudah bereaksi dan secara cepat berpindah dari air laut karenaberikatan dengan partikulat yang berada di kolom air untuk selanjutnya mengendapdalam sedimen. Waktu tinggal (residence times) dari elemen kelompok ini tergolongsangat pendek. Logam timbal (Pb) merupakan elemen yang inputnya berasal dariatmosfir (berasal dari asap kendaraan dan industri di darat yang menggunakanbahan bakar fosil). Mn2+ merupakan contoh yang baik untuk elemen yang memasuki permukaan air melalui sungai atau berasal dari endapan sedimen di perairanyang dangkal.
4.
Mid-depth minima: Kondisi mid-depth minimum dapat terjadi jika terdapatinput dari permukaan yang kemudian mengalami regenerasi di dekat dasar ataumengalami scavenging di keseluruhan kolom air. Logam seperti Cu2+, Sn dan Al3+tergolong dalam kelompok ini. Input dari permukaan laut berasal dari daratan yangterbang ke udara membentuk debu atmosfer yang kemudian jatuh ke permukaan laut. Al dengan cepat akan mengalami penyerapan oleh partikel tersuspensi dari permukaanair melalui proses adsorbs atau mengalami penyerapan oleh plankton. Partikel yangterserap kemudian jatuh dan mengendap di laut dalam membentuk sedimen. Resustensidan flux Al dalam sedimen akan semakin meningkat saat mendekati dasar perairan.
5.
Mid-depth maxima: profil dari tipe ini terbentuk dari input hidrotermalyang dikeluarkan oleh sistem mid-ocean ridge. Elemen Mn2+ ,3He adalah contoh yangbaik dari Mid-depth maxima ini.
6.
Mid-depth maxima or minima in the sub-oxic layer: sebuah lapisan dapat ditemukan di beberapa wilayah di Samudera Pasifik dan Proses reduksi dan oksidasi dalam kolom air atau di sekitar slope an Fe2+ dan Mn2+(maxima) yang tereduksi (minima) dalambentuk tereduksi yang bersifat mengendap di dasar perairan dalambentuk solid.
7.
Maxima and minima in Anoxic Waters: pada suatu daerah dengansirkulasi terbatas seperti di Laut Hitam, Trench Cariaco dan fjords, air dapat menjadianoxic (tidak memiliki kandungan Oksigen) dan memproduksi H2S. Di batas antara 2 perairan dapat terjadi proses reduksi oksidasi yang menyebabkan maxima atauminima dari perubahan solubilitas dari species yang berbeda. Fe2+ dan Mn2+tergolong maxima karena memiliki solubilitas yang meningkat dalam bentuk tereduksi.Kondisi maxima ini terjadi akibat proses reduksi oksidasi Besi dan Mangan dekat bataslapisan antara dari oksik-anoksik.
sub-oxicyang besar Samudera Hindia. sedimenmenghasilk dan Cr3+ insoluble atau
PENUTUP
Elemen adalah unsur, materi atau bahan dasar (fundamental kinds of matter) yangmenyusun seluruh benda di alam semesta. Secara garis besar elemen terbagi atas elemenorganik yang berkaitan dengan senyawa hidrokarbon dan derivatnya yang menyusun makhluk hidup dan elemen inorganik yang mencakup keseluruhan elemen yang
terdapat dalam tabelperiodik unsur termasuk Hidrogen dan Karbon. Berdasarkan ratarata konsentrasinya di alam, elemen terbagi atas elemen makro yaituelemen kimia yang terdapat dilaut dalam kadar yang besar, elemen mikro atau minor elemenyaitu kadarnya yang lebih kecil dibandingkan dengan kelompok elemen kimia utama, dan traceelemen dalam kadar yang sangat kecil sekali dibandingkan dengan kadar-kadar dari elemen-elemen dari kelompok yang lain.
DAFTAR PUSTAKA
Manahan, S,E. 2001. Fundamental of Environmental Chemistry. 2nd edition. CRS Press. BocaRaton. 978 hal. Miessler G, L dan Donald A, Tarr. Inorganic Chemistry. 3rd edition. Pearson Prentice Hall. 706hal. Millero, F. J. 2006. Chemical Oceanografi. 3rd edition, C R C Taylor and Francise. Boca Raton.London. 496 hal. Millero, F. J dan M, L, Sohn. 1992. Chemical Oceanografi. 3rd edition, C R C Taylor and Francise. Boca Raton. London. Riley, J, P dan R , Chester. 1971. Introducing to Marine Chemistry. Academic Press Londonand New York. 465 hal Sanusi, H. S. 2006. Kimia Laut. Proses Fisik Kimia dan Interaksinya dengan Lingkungan. Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan. Institut Pertanian Bogor. 188 + xi halaman.
GEOKIMIA MAGMA
Komposisi kimiawi magma hasil analisa kimia dari sampel batuan beku terdiri dari
:
1. Senyawa-senyawa yang bersifat non-volatil dan merupakan unsur oksida dalam magma. Jumlahnya sekitar 99% dari seluruh isi magma, sehingga merupakan mayor element, yang terdiri dari oksida SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MnO, CaO, Na2O, K2O, TiO2, dan P2O5. 2. Senyawa volatil yang banyak pengaruhnya terhadap magma, terdiri dari fraksi-fraksi gas CH4, CO2, HCl, H2S, dan SO2. 3. Unsur-unsur lain yang disebut unsur jejak dan merupakan minor element seperti Rb, Ba, Sr, Ni, CO, V, Li, S, dan Pb Bunsen mempunyai pendapat bahwa ada dua jenis magma primer yaitu basaltic dan granitic . Sedangkan batuan beku merupakan campuran dari dua magma ini yang kemudian mempunyai
komposisi lain. Dari magma dengan kondisi tertentu selanjutnya mengalami differensiasi magma. Diferensiasi magma ini meliputi semua proses yang mengubah magma dari keadaan awal yang homogen dalam skala besar menjadi masa batuan beku dengan komposisi yang bervariasi. Proses-proses diferensiasi magma meliputi :
Fragsinasi ialah pemisahan kristal dari larutan magma,karena proses kristalisasi berjalan tidak seimbang atau kristal-kristal pada waktu pendinginan tidak dapat mengikuti perkembangan. Komposisi larutan magma yang baru ini terjadi terutama karena adanya perubahan temperatur dan tekanan yang menyolok dan tiba-tiba. Crystal Settling/Gravitational Settling adalah pengendapan kristal oleh gravitasi dari kristal-kristal berat Ca, Mg, Fe yang akan memperkaya magma pada bagian dasar waduk. Disini mineral silikat berat akan terletak dibawah mineral silikat ringan. Liquid Immisibility ialah larutan magma yang mempunyai suhu rendah akan pecah menjadi larutan yang masing-masing akan membeku membentuk bahan yang heterogen. Crystal Flotation adalah pengembangan kristal ringan dari sodium dan potassium yang akan memperkaya magma pada bagian atas dari waduk magma. Vesiculation adalah proses dimana magma yang mengandung komponen seperti CO2, SO2, S2, Cl2, dan H2O sewaktu naik kepermukaan membentuk gelembung-gelembung gas dan membawa serta komponen volatile Sodium (Na) dan Potasium(K). Difussion ialah bercampurnya batuan dinding dengan magma didalam waduk magma secara lateral. GEOKIMIA BATUAN BEKU Batuan beku atau sering disebut igneous rocks adalah batuan yang terbentuk dari satu atau beberapa mineral dan terbentuk akibat pembekuan dari magma. Berdasarkan teksturnya batuan beku ini bisa dibedakan lagi menjadi batuan beku plutonik dan vulkanik. Perbedaan antara keduanya bisa dilihat dari besar mineral penyusun batuannya. Batuan beku plutonik umumnya terbentuk dari pembekuan magma yang relatif lebih lambat sehingga mineral-mineral penyusunnya relatif besar. Contoh batuan beku plutonik ini seperti gabro, diorite, dan granit (yang sering dijadikan hiasan rumah). Sedangkan batuan beku vulkanik umumnya terbentuk dari pembekuan magma yang sangat cepat (misalnya akibat letusan gunung api) sehingga mineral penyusunnya lebih kecil. Kulit bumi terutama dari batuan-batuan beku berupa batuan-batuan beku berupa batuan endapan dan batuan metamorf a. Batuan endapan Batuan beku diperoleh karena adanya proses pembekuan dari zat-zat pada saat terjadi pembemukan bumi. Batuan beku terjadi karena adanya lumpur yang terbawa oleh air sungai sehingga terjadi endapan (sebagai akibat reaksi kimia). b. Batuan Metamorf Batuan metamorf adalah batuan yang terjadi dari perubahan batuan satu ke batuan lain yang diakibatkan oleh adanya pengaruh tekanan, panas, dan sebagainya. Dalam banyak hal, komposisi mereka tidak ada perbedaan. Clark dan Washington (1924) memperkirakan bahwa kedalaman 16 km bumi terdiri dari, 95 % batuan beku, 4 % shale (batuan tertentu), 0,75 % batu pasir, dan 0,25 % batu kapur. Juga Clark dan Washington telah melakukan 5159 analisa batuan beku dan ia hitung rata-ratanya dan memperoleh komposisi batuan beku seperti berikut: SiO2 (60,18 %), Al2O3 (15,61 %), Fe2O3 (3,14 %), FeO (3,88 %), MgO (3,56 %), CaO (5,17 %), Na2O (3,91 %), K2O (3,19 %), TiO2 (1,06 %), P2O5 (0,3 %). Pada perhitungan analisa di atas di mana H2O dan kandungan yang paling kecil diabaikan. Dari hasil analisa ini sebagian orang tidak setuju karena 3 hal: 1. Distribusi geofisika analisa tidak merata karena cuplikan hanya diambil pada sekitar
Amerika Utara dan Eropa, artinya apakah dengan cuplikan dari Amerika Utara dan Eropa sudah cukup untuk diambil sebagai cuplikan kerak bumi. 2. Jenis-jenis batuan kurang merata, sebab jenis-jenis batuan yang dianalisa itu adalah yang aneh-aneh. 3. Semua cuplikan dianggap sama (dinilai sama), maksudnya dalam menganalisa satu jenis batuan misalnya dengan mengambil 1 kg maka hasilnya dianggap sama. Padahal dengan mengambil 1 kg dari satu jenis batuan tidak mungkin hasil yang diperoleh dapat mewakili jenis batuan tersebut. Goldschidt menganalisa 77 cuplikan yang berbeda, hasil analisa rata-rata diperoleh sebagai berikut: SiO2 (59,12 %), Al2O3 (15,82 %), Fe2O3 + FeO (6,99 %), MgO (3,3 %), CaO (3,07 %), Na2O(2,05 %), K2O (3,93 %), H2O (3,02 %), TiO2 (0,79 %), P2O5 (0,22 %) Goldschmidt beranggapan apabila memungkinkan untuk mendapatkan suatu cuplikan rata-rata dari sejumlah besar kulit bumi yang utamanya terdiri dari batuan kristal maka analisanya memberikan suatu gambaran *Klasifikasi Batuan Beku Berdasarkan Senyawa Kimia Batuan beku disusun oleh senyawa-senyawa kimia yang membentuk mineral penyusun batuan beku. Salah satu klasifikasi batuan beku dari kimia adalah dari senyawa oksidanya, sepreti SiO2, TiO2, AlO2, Fe2O3, FeO, MnO, MgO, CaO, Na2O, K2O, H2O+, P2O5, dari persentase setiap senyawa kimia dapat mencerminkan beberapa lingkungan pembentukan meineral. Analisa kimia batuan dapat dipergunakan untuk penentuan jenis magma asal, pendugaan temperatur pembentukan magma, kedalaman magma asal, dan banyak lagi kegunaan lainya. Dalam analisis kimia batuan beku, diasumsikan bahwa batuan tersebut mempunyai komposisi kimia yang sama dengan magma sebagai pembentukannya. Batuan beku yang telah mengalaimi ubahan atau pelapukan akan mempunyai komposisi kimia yang berbeda. Karena itu batuan yang akan dianalisa harusla batuan yang sangat segar dan belum mengalami ubahan. Namun begitu sebagai catatan
pengelompokan yang didasarkan kepada susunan kimia batuan, jarang dilakukan. Hal ini disebabkan disamping prosesnya lama dan mahal, karena harus dilakukan melalui analisa kimiawi.
Komposisi kimia dari beberapa jenis batuan beku yang terdapat di dalam, yang diperlihatkan pada tabel diatas hanya batuan beku intrusi saja. Dari sini terlihat perbedaan persentase dari setiap senyawa oksida, salah satu contoh ialah dari oksida SiO2 jumlah terbanyak dimiliki oleh batuan granit dan semakin menurun ke batuan peridotit (batuan ultra basa). Sedangkan MgO dari batuan granit (batuan asam) semakin bertambah kandungannya kearah batuan peridotit (ultra basa). Kandungan senyawa kimia batuan ekstrusi identik. Dengan batuan intrusinya, asalkan dalam satu kelompok. Hal ini hanya berbeda tempat terbentuknya saja, sehingga menimbulkan pula perbedaan di dalam besar butir dari setiap jenis mineral.
Dari sini terlihat sebagai contoh komposisi kimia dan persentase dari oksida untuk batuan granit identik dengan batun riolit. Hal yang sama berlaku untuk batuan lainnya asalkan batuan ini masih satu kelompok. Klsifikasi batuan berdasarkan komposisi kimia telah banyak dilakukan oleh beberapa ahli dari yang paling sederhana sampai ke paling terbaru adalah berdasakan CIPW NORMATIF adalah salah satu yang paling sederhana untuk mengetahui nama batuan beku, klasifikasi ini tidak membedakan apakah batuan itu intrusi ataupun ekstrusi. Sedangkan klasifikasi yang paling terbaru adalah normative dihitung berdasakan CIPW, dimana setiap senyawa oksidasi kita hitung nilai normatifnya dan kita kembalikan kepada mineral-mineral asal pembentuk batuan tersebut. Table dibawah ini memperlihatkan komposisi kimia dan normative batuan dari kepulauan riau terhadap beberapa contoh batuan beku granit.
Komposisi kimia dapat pula digunakan untuk mengetahui beberapa aspek yang sangat erat hubungannya dengan terbentuknya batuan beku. Seperti untuk mengetahui jenis magma, tahapan diferensiasi selama perjalanan magma ke permukaan dan kedalaman Zona Benioff.
