Elemen - Elemen di Laut
Menurut Manahan (2001): Elemen adalah unsur/materi/bahan dasar (fundamental kinds of matter) yang menyusun seluruh benda di alam semesta. Elemen tersusun dari atom-atom. Semuaatom yang berasal dari elemen yang sama secara kimiawi memiliki sifat yang identik.
Klasifikasi elemen:
Berdasarkanrata-rata konsentrasielemenyang adadalamair laut(dalamMolar), Bruland(1983) membagielemenmenjadi 3 kelompok:
- ElemenMayor
- ElemenMinor
- ElemenTrace
Mayor Elemen atau Elemen 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 > Ippm 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
Elemen Minor atau Minor Elemen
.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.
Trace Elemen
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.Peranan trace elemen dalam suatu perairan:
1. Proses – prose metabolisme biologi oraganisme
2. Pelepasan mineral dilaut
3. Pengaturan pH perairan
4. Pengaturan potensial redox diperairan
Distribusi atau penyebarab trace elemen dilaut biasanya ditentukan melalui:
1. Prose hidrodinamika perairan(pergerakan air dan transport massa air)
2. Aktivitas organism didasar perairan
Untuk sumber – sumber trace elemen disuatu perairan sendiri berasal dari:
1. Melalui proses presipitasi dari udara
2. Masukan dari aliran air sungai
3. Pelepasan dari batuan atau kerak bumi
4. Pelepasan kembali oleh sediman dari dasar perairan
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.
ò Interaksi trace elemen denga organism bahari:
Perbandingan konsentrasi trace elemen diperairan > kendungan didalam jaringan tubuh suatu organism bahari. Trace elemen dalam kondisi stabil, susunan dari jasad hidup seluruh suatu oraganisme. Senyawa ferredoxin yang terdiri dari Fe berperan dalam proses asimilasi.Mn merupakan salah satu elemen penting dari ko-faktor enzim yang berperan dalam reaksi fotositesis N ,Mo dan Cu membentuk kofaktor enzim yang berperan dalam siklus reduksi oksidasi.Si dan P digunakan sebagai bahan untuk membuat cangkang dan rangka eksternal.
Ø Keberadaan ion Cl- , factor yang sangat menentukan dalam perkataan elemen- elemen kalium (K) magnesium(Mg), Bromida(Br) dan Flour(F) yang terdapat dalam senyawa proses osmoregulasi.
Ø Trace elemen terlarut juga terkait denga gas dalam senyawa didalam jaringan tubuh suatu organism bahari, yang mempunyai konsentarasi yang sangat tinggi9(berikatan dengan ion oksigen dan hydrogen).
Tingkat kelarutan ion TE dalam jaringan tubuh suatu organism laut(berdasarkan tingkat reaktifitas dan golongan yang ada pada SPU:
1. Pada jaringa tubuh plankton:
- Fe > Al > Lr > Cr
- Si > Ga
- Zn > Pb > Cu > Cn > Co
.
2. Pada jaringan hidup alga coklat:
- Fe > Cr > Ga > Tr > Al > Sr
- Pb > Mn > Zn
- Ca > Co > Ni
3. Pada oraganisme bentik seperti moluska, arthopoda dan echinodermata
- Cu > Zn > Cd
Ion phospat, yang menentukan adanya kelarutan thorium dan cerium
Ø Ion yang kelarutanya oksida menentukan adanya dari mineral mangan, ferum dan aluminium.
Ø Senyawa kompleks dengan atom Cl menentukan adanya mineral Ag, Pb, Hg menentukan AgCl, PbC, dan lain.
Elemen tersebut memiliki sifat yang sangat reaktif sehingga cepat akan mengalami remove dan mengendap di dalam sedimen Konsentrasi elemen tersebut di daerah sumbernya memang sudah rendah Proses lain yang menentukan keberadaan dari trace elemen:
Ø Prose volkanologi yang dapat mensuplai mineral Cobalt, Nikel, Argentum, Barium.
Ø Porses presipitasi secara alami dapat mensuplai mineral ferum, Mn, Cr, Cu, Nr, dan Pb, proses dari geochemical dari atmosfer.
ò Interaksi Presipitasi dari dasar perairan
Interaksi presipitasi erat hubungan dengan prose penyerapan dan pengendapan trace elemen diperairan oleh partikel terlarut dan akhirnya diendapkan didasar perairan sebagai sedimen.pada waktu perairan Ph rendah( asam), elemen – elemen terlepas dari senyawa kompleks, yang akan membentuk ion bebas diperairan, yang akhirnya akan membentuk ikatan dengan materi padatan yang tersuspensi dan terendap dai dasar perairan.
Ø Reaksi Oksidasi: diperairan akan mengakibatkan ion mangan(Mn) dan besi(Fe) berikatan dengan fraksi tanah liat membentuk senyawa dalam mangan nadule dan diendapkan dilingkungan laut dalam.
Ø Pada Kondisi Reduksi : trace elemen berikjtan dengan oksigen yang terpakai dalam proses fotosintesis, turut menentukan nilai dari produktifitas suatu perairan yang tinggi.
ò Proses Presipitasi di Estuaria
Terjadinya proses pengikatan trace elemen oleh material padatan tersuspensi yang dipengaruhi oleh adanya ion – ion pembentuk dari salinitas
ò Interaksi Trace Elemen pada Lingkungan Tanpa Oksigen
Disuatu palung laut atau suatu dasar perairan yang paling dalam merupakan kondisi yang miskin akan oksigen, sehingga oraganisme yang hidup dalam kedalaman tersebut seperti: bakteri pereduksi sulfida yang dapat memanfaatkan keberadaan sulfida disuatu perairan dalam dan akan membentuk senyawa sulfat bersama trace elemen yang ada diperairan, dengan melalui proses diagenesis metabolism anaerob.
ò Peranan manusia terhadap penyebaran trace elemen dilaut
Sebagaian besar trace elemen berupa logam berat yaitu, yang pada kelarutan yang sangat kecil sangat dibutuhkan dalam pengaturan keseimbangan proses metabolism organism bahari, namun apabila kelarutan di perairan sudah melalui atau melampaui batas ambang yang ditentukan merupakan bahan pencemar yang berbahaya dalam perairan.
Daftar Pustaka
Manahan., S. E. 2001. Fundamentals of Environmental Chemistry. 2nd Edition. CRC Press. Boca Raton. 978 + xv halaman.
Miessler, G. L dan Donald A. Tarr. Inorganic Chemistry. 3rd Edition. Pearson Prentice-Hall. 706 + xiii halaman.
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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar