Eutrofikasi muncul sebagai salah satu masalah ekologi yang paling serius dari sumber air terbuka seperti danau, lautan dan waduk. Hal ini ditandai dengan pertumbuhan alga dan tanaman yang padat karena pengayaan oleh nutrisi fosfor dan nitrogen yang dibutuhkan untuk fotosintesis. Akibatnya, sering berkontribusi pada pembentukan tikar luas tanaman terapung. Contoh tanaman termasuk mekar alga, kubis Nil dan eceng gondok.
Nutrisi berasal dari kotoran hewan, pupuk dan limbah, yang dicuci oleh hujan atau irigasi ke badan air melalui limpasan permukaan. Eutrofikasi juga bisa terjadi secara alami selama ribuan tahun seiring dengan bertambahnya usia danau dan terisi oleh sedimen.
Aktivitas manusia berada di urutan teratas yang mempercepat derajat dan laju eutrofikasi melalui pelepasan nutrien kimia (fosfat dan nitrat) baik dari sumber titik maupun non-titik ke dalam sistem air.
Di bawah ini adalah beberapa sumber, jenis, penyebab, efek dan solusi untuk Eutrofikasi.
Daftar isi
Sumber Eutrofikasi
1. Polusi sumber titik
Polusi dari kontaminan yang masuk ke saluran air dari satu sumber yang bisa diidentifikasi seperti lokasi stasioner atau fasilitas tetap.
Contoh : Pembuangan dari instalasi pengolahan limbah atau pabrik industri dan peternakan ikan.
2. Sumber polusi non-titik
Polusi dari penyebaran luas, termasuk aktivitas manusia tanpa titik pembuangan atau pemasukan spesifik yang bisa diidentifikasi ke aliran air penerima.
Contoh : Senyawa nitrogen tercuci keluar dari lahan pertanian yang dibuahi dan hilang dari deposisi atmosfer.
Tiga sumber utama masukan nutrisi:
- Erosi dan pencucian dari area pertanian yang dibuahi.
- Limbah dari kota dan air limbah industri.
- Deposisi atmosfer nitrogen (dari pembiakan hewan dan gas pembakaran).
Jenis-Jenis Eutrofikasi
1. Eutrofikasi Alami
Proses akumulasi, aliran dan penambahan nutrisi ke badan air yang menyebabkan perubahan produksi primer dan komposisi spesies komunitas disebut eutrofikasi alami. Itu telah terjadi selama ribuan tahun.
2. Eutrofikasi Budaya
Proses yang membantu mempercepat eutrofikasi alami yang dipicu oleh aktivitas manusia disebut eutrofikasi budaya. Pembukaan lahan mempercepat limpasan tanah dan lebih banyak nutrisi seperti fosfat dan nitrat dipasok ke danau dan sungai, diikuti oleh muara pesisir dan teluk.
Selain itu, nutrisi tambahan juga dipasok oleh pupuk yang digunakan di peternakan, termasuk peternakan ikan, lapangan golf, pabrik pengolahan, dan juga limbah yang tidak diolah.
Proses pengayaan air oleh nutrisi juga bisa mempunyai asal alami yaitu eutrofikasi alami). Namun, seringkali aktivitas manusia meningkat drastis (eutrofikasi antropogenik atau budaya).
Penyebab Eutrofikasi
1. Pupuk (nitrat dan fosfat)
Eutrofikasi lebih banyak disebabkan oleh ulah manusia karena ketergantungannya pada penggunaan pupuk nitrat dan fosfat. Praktek pertanian dan penggunaan pupuk di halaman rumput, lapangan golf dan bidang lainnya berkontribusi terhadap akumulasi nutrisi fosfat dan nitrat.
Ketika nutrisi ini dicuci oleh limpasan permukaan ke danau, sungai, lautan, dan air permukaan lainnya saat hujan, plankton yang lapar, ganggang, dan kehidupan tanaman air lainnya diberi makan dengan baik, dan aktivitas fotosintesisnya meningkat. Hal ini menyebabkan pertumbuhan yang padat dari ganggang dan kehidupan tanaman, seperti eceng gondok di lingkungan perairan.
2. Operasi Pemberian Makanan Terkonsentrasi
Operasi pemberian makan hewan terkonsentrasi (CAFO) juga merupakan kontributor utama nutrisi fosfor dan nitrogen yang bertanggung jawab atas eutrofikasi.
Operasi pemberian makan hewan terkonsentrasi biasanya melepaskan sejumlah besar nutrisi yang menemukan jalan ke sungai, sungai, danau dan lautan di mana mereka terakumulasi dalam konsentrasi tinggi, sehingga mengganggu badan air dengan pertumbuhan cyanobacteria dan alga yang berulang.
3. Pembuangan Limbah Langsung dan Limbah Industri ke Badan Air
Di beberapa bagian dunia, terutama negara berkembang, air limbah langsung dibuang ke badan air seperti sungai, danau, dan lautan.
Akibatnya, ia memasukkan nutrisi kimia dalam jumlah tinggi, sehingga merangsang pertumbuhan padat ganggang dan tanaman air lainnya, yang mengancam kelangsungan hidup kehidupan air dalam banyak cara.
Beberapa negara mungkin juga mengolah air limbah, tetapi masih membuangnya ke badan air setelah pengolahan. Sebanyak air diolah, masih bisa menyebabkan akumulasi kelebihan nutrisi, yang pada akhirnya menyebabkan eutrofikasi. Pembuangan langsung air limbah industri ke badan air memberikan hasil yang serupa.
4. Akuakultur
Akuakultur adalah teknik budidaya kerang, ikan bahkan tanaman air (tanpa tanah) dalam air yang mengandung nutrisi terlarut. Sebagai praktik yang sangat dianut belakangan ini, ini juga memenuhi syarat sebagai kontributor peringkat teratas untuk eutrofikasi.
Jika budidaya tidak dikelola dengan baik, partikel makanan yang tidak dikonsumsi bersama dengan ekskresi ikan bisa secara signifikan meningkatkan kadar nitrogen dan fosfor di dalam air, menghasilkan pertumbuhan padat tanaman terapung mikroskopis.
5. Peristiwa Alam
Peristiwa alam seperti banjir dan aliran alami sungai dan sungai juga bisa mencuci kelebihan nutrisi dari tanah ke dalam sistem air, sehingga menyebabkan pertumbuhan alga yang berlebihan.
Selain itu, seiring bertambahnya usia danau, danau tersebut secara alami mengakumulasi sedimen serta nutrisi fosfor dan nitrogen yang berkontribusi pada pertumbuhan eksplosif fitoplankton dan cyanobacterial blooms.
Efek Eutrofikasi
1. Kelimpahan Zat Yang Tidak Diinginkan
Eutrofikasi menyebabkan kelimpahan zat partikulat seperti fitoplankton, zooplankton, bakteri, jamur dan puing-puing yang kekeruhan dan pewarnaan air bergantung.
Ini meningkatkan bahan kimia anorganik seperti amonia, nitrit, hidrogen sulfida dll yang menginduksi pembentukan zat berbahaya seperti nitrosamin yang diduga mutagenisitas di pabrik pengolahan air minum.
2. Mengancam Kelangsungan Hidup Ikan dan Bentuk Kehidupan Akuatik lainnya
Ketika ekosistem perairan mengalami peningkatan nutrisi, fitoplankton dan tanaman fotosintesis lainnya tumbuh secara eksplosif, umumnya dikenal sebagai ganggang mekar.
Akibatnya, ganggang membatasi jumlah oksigen terlarut yang dibutuhkan untuk respirasi oleh spesies hewan dan tumbuhan lain di dalam air. Penipisan oksigen terjadi ketika kehidupan alga/tanaman mati dan terurai.
Ketika oksigen terlarut mencapai tingkat hipoksia, spesies hewan dan tumbuhan di bawah air, seperti udang, ikan, dan biota air lainnya mati lemas. Dalam kasus ekstrim, kondisi anaerobik mendorong pertumbuhan bakteri yang menghasilkan racun yang mematikan bagi mamalia laut dan burung.
Tumbuhnya fitoplankton juga menyebabkan berkurangnya penetrasi cahaya ke dalam perairan yang lebih dalam. Hal ini bisa menyebabkan zona mati akuatik, hilangnya kehidupan akuatik, dan juga mengurangi keanekaragaman hayati.
3. Penurunan Kualitas Air dan Terbatasnya Akses ke Air Minum yang Aman
Mekar alga sangat beracun, dan begitu air mencapai kondisi anaerobik, pertumbuhan bakteri yang lebih beracun dipromosikan. Zat organik yang tinggi memberikan bau atau rasa yang tidak menyenangkan pada air yang hampir tidak bisa ditutupi oleh klorinasi saat digunakan sebagai air minum.
Zat-zat ini membentuk senyawa kimia kompleks yang tidak hanya mencegah proses pemurnian normal tetapi juga mengendap di dinding tabung masuk pemurni air, mempercepat korosi dan membatasi laju aliran.
Konsekuensinya adalah penurunan kualitas air yang luas dan penurunan ketersediaan air minum bersih. Pertumbuhan padat ganggang dan bakteri fotosintetik di air permukaan juga bisa menghalangi sistem air sehingga membatasi ketersediaan air perpipaan.
Dalam hal ini, ganggang beracun telah mematikan banyak sistem pasokan air di seluruh dunia. Selama dekade terakhir, misalnya, lebih dari 2 juta penduduk Wuxi, Cina, tidak bisa mengakses air minum perpipaan selama lebih dari seminggu karena serangan parah oleh ganggang di Danau Taihu.
4. Keracunan dan Dampaknya Terhadap Kesehatan Manusia
Cyanobacteria juga disebut sebagai dinoflagellata yang menghasilkan gelombang merah, melepaskan racun yang sangat kuat dengan tingkat racun yang tinggi di dalam air bahkan pada konsentrasi yang sangat rendah. Kondisi anaerobik yang diciptakan oleh pertumbuhan tanaman yang eksplosif di dalam air juga menghasilkan penggandaan senyawa beracun.
Hal ini juga bisa menyebabkan kematian pada manusia dan hewan bahkan pada konsentrasi paling rendah ketika tertelan dalam air minum. Selain itu, pertumbuhan alga air tawar bisa mengancam kesehatan ternak. Senyawa beracun juga bisa naik ke rantai makanan, berkontribusi terhadap berbagai dampak kesehatan negatif seperti kanker.
Biotoksin terkait dengan peningkatan insiden keracunan kerang neurotoksik, paralitik dan diare pada manusia, yang bisa menyebabkan kematian.
Kerang mengakumulasi racun di otot mereka dan kemudian meracuni manusia saat dikonsumsi. Konsentrasi nitrogen yang tinggi dalam air minum dikaitkan dengan kemampuan untuk menghambat sirkulasi darah pada bayi, suatu kondisi yang dikenal sebagai sindrom bayi biru.
5. Membahayakan Memancing
Salah satu ciri utama eutrofikasi adalah meningkatnya pertumbuhan tumbuhan terapung yang sangat kecil seperti alga dan bakteri fotosintetik serta berkembangnya lapisan tumbuhan terapung yang luas dan padat seperti kubis Nil dan eceng gondok.
Kapan pun ini terjadi di badan air, penangkapan ikan terancam punah. Membuat jaring ikan di dalam air menjadi sulit, dan tanaman yang mengapung di atas air juga membatasi mobilitas perahu dan kapal penangkap ikan lainnya.
6. Degradasi Kesempatan Rekreasi
Masalah utama eutrofikasi adalah mekarnya alga dan tanaman air lainnya yang mengapung di permukaan air yang luas. Ini mengurangi transparansi dan navigasi di dalam air, yang mengurangi nilai rekreasi dan peluang danau, terutama untuk berperahu dan berenang.
Kubis Nil, ganggang mekar, dan eceng gondok bisa menyebar di area yang luas di sepanjang pantai dan kadang-kadang bisa mengapung di seluruh permukaan ke area daratan.
Solusi Pencegahan untuk Eutrofikasi
1. Pengomposan
Eutrofikasi terutama timbul dari penggunaan pupuk nitrat dan fosfat. Untuk mengatasi fenomena tersebut, pengomposan bisa dijadikan sebagai solusi. Pengomposan adalah praktik mengubah bahan organik seperti sisa makanan dan vegetasi yang membusuk menjadi pupuk kompos.
Nutrisi yang ada dalam pupuk kompos kurang dalam konsentrasi tinggi nitrat dan fosfat yang memberi makan alga dan mikroba lain di badan air.
Dalam pupuk kompos, semua elemen penting dipecah dan disintesis oleh tanaman, sehingga tidak menciptakan siklus eutrofikasi. Metode pengendalian eutrofikasi ini disebut sebagai pembatasan nutrisi.
2. Mengurangi Polusi
Sama seperti pengomposan, membatasi polusi adalah metode yang mudah dan efektif untuk mengurangi jumlah nitrogen dan fosfat yang dibuang ke sistem air.
Perusahaan manufaktur besar dan kota harus mengurangi polusi dan berhenti membuang limbah ke sistem air untuk mengurangi jumlah racun dan nutrisi yang berakhir di perairan yang memberi makan ganggang dan organisme mikroskopis lainnya.
Jika industri dan kotamadya bisa membatasi pembuangan limbah dan polusi mereka ke tingkat yang lebih rendah, maka kandungan nutrisi dalam sistem air berkurang, yang selanjutnya bisa mengendalikan eutrofikasi.
3. Penguatan Peraturan Perundang-undangan terhadap Non-Polusi Polusi
Memperkuat undang-undang dan peraturan terhadap pencemaran sumber air non-titik secara substansial bisa mengendalikan eutrofikasi. Menurut EPA, polusi non-titik menghadirkan tantangan paling serius dalam pengelolaan pemasukan nutrisi ke dalam sistem air. Mengontrol sumber nutrisi, oleh karena itu, menghasilkan penurunan eutrofikasi.
Dengan meminimalkan polusi non-titik, pada dasarnya kita mengurangi jumlah nutrisi yang masuk ke ekosistem perairan. Undang-undang harus bertujuan untuk meningkatkan standar kualitas air yang tinggi dan toleransi nol terhadap solusi non-titik. Dengan dukungan pembuat kebijakan, warga negara, otoritas pengatur polusi dan pemerintah, eutrofikasi bisa dikendalikan dengan mudah.
4. Iradiasi Ultrasonik
Dunia terus mencari metode canggih untuk menyelesaikan beberapa masalah lingkungan. Dalam hal eutrofikasi, penggunaan iradiasi ultrasonik adalah salah satu mekanisme yang telah dimanfaatkan sebagai solusi alternatif untuk mengontrol dan mengelola blooming alga.
Prosesnya bekerja dengan menyebabkan kavitasi yang menghasilkan radikal bebas yang menghancurkan sel-sel alga. Penelitian masih terus dilakukan untuk mengetahui keunikan penggunaannya dalam mengendalikan masalah eutrofikasi.
Solusi Kuratif untuk Eutrofikasi
Jika kualitas air sudah sangat terganggu sehingga inisiatif pencegahan tidak efektif, prosedur “kuratif” bisa diterapkan, seperti:
- Pembuangan dan pengolahan air hipolimnetik, air dalam yang kontak dengan sedimen dan kaya nutrisi karena kontak langsung dengan sumber pelepasan;
- Drainase 10-20 cm sedimen pertama yang mengalami reaksi biologis dan dengan konsentrasi fosfor tinggi;
- Oksigenasi air untuk mengurangi efek negatif dari proses eutrofik dan memulihkan kondisi ekologi seperti tidak adanya oksigen dan pembentukan senyawa beracun yang berasal dari metabolisme anaerobik;
- Pengendapan kimia fosfor dengan menambahkan besi atau garam aluminium atau kalsium karbonat ke dalam air, yang menimbulkan pengendapan besi, aluminium atau kalsium ortofosfat, sehingga mengurangi efek negatif yang timbul dari keberadaan fosfor yang berlebihan dalam sedimen.
