Pengaruh Asam Belerang Hidrogen Sulfida (H2S) Dalam Budidaya Ikan (Limnologi Atau Limnology)

BAB I

PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG

Kegiatan budidaya ikan sangat terkait erat dengan parameter kualitas air dimana usaha tersebut dilaksanakan. Indikator parameter kualitas air menjadi prasyarat utama kelayakan usaha budidaya perairan.

Kondisi kualitas air suatu perairan dapat disebabkan oleh dua hal, yaitu :

Polusi dari dalam perairan yang dapat menyebabkan polusi perairan sebagai hasil dari terlepasnya nutrien secara berlebihan.

Polusi dari luar perairan, seperti kegiatan industri dan kegiatan pertanian. Akumulasi dari nutrien yang cukup tinggi dari dalam perairan (tambak) dapat mengakibatkan self pollution yang akhirnya dapat menurunkan produktifitas perairan, ditandai dengan adanya serangan penyakit pada organisme budidaya.

Pemeliharaan kualitas/mutu air sangat dibutuhkan untuk menunjang kelulushidupan dan pertumbuhan optimal dari biota yang dibudidayakan. Kualitas air yang baik dapat memasuk kebutuhan akan oksigen untuk pertumbuhan dan metabolit yang dihasilkan oleh udang, alga dan bakteria dalam konsenterasi yang rendah. Beberapa parameter kualitas air yang perlu mendapatkan perhatian antara lain adalah : Oksigen terlarut (disolved oxigen) (O2), pH (derajat keasaman dan kebasaan air), Salinitas (kadar garam), Karbondioksida (CO2), Asam belerang (H2S), Ammoniak (NH3) dan Nitrit (NO2).

Sulfur termasuk salah satu unsur yang terdapat melimpah di alam dengan kandungan dalam kerak bumi mencapai 880 mg/kg. Kadar sulfur (sebagai total sulfur) dalam batuan beku dan batuan sedimen berkisar antara 270-2400 mg/kg, dalam air laut 905 mg/L, sementara dalam air tawar mencapai 3,7 mg/L. Senyawa sulfur yang ditemukan di alam memiliki tingkat oksidasi bervariasi antara -2 sampai +6, dengan tingkat oksidasi yang stabil yaitu -2, 0, dan +6. Sulfur memiliki peran penting dalam sistem biologis yaitu dalam menstabilisasi struktur protein dan dalam proses transfer hidrogen secara enzimatis dalam metabolisme redoks. Berkaitan dengan geomikrobiologi, terdapat setidaknya dua peranan sulfur bagi prokaryot, yaitu: i) Dalam bentuk sulfur tereduksi, sulfur berperan sebagai sumber energi dan tenaga pereduksi; ii) Dalam bentuk sulfur teroksidasi dan sulfur elemental, sulfur berperan sebagai akseptor eletron terminal dalam respirasi anaerobik (Ehrlich and Newman, 2009 dalam Sadi dan Tri, 2010).

Rumusan Masalah

Apa sumber H2S di Perairan Budidaya?

Bagaimana bentuk H2S di Perairan Budidaya?

Apakah dampak H2S terhadap Budidaya Ikan?

Bagaimana pencegahan dan pengendalian H2S pada Perairan Budidaya?

TUJUAN PENULISAN

Tujuan penulisan makalah ini adalah untuk mengetahui pengaruh asam belerang Hidrogen Sulfida (H2S) terhadap organisme budidaya perairan.

BAB II

PEMBAHASAN

SUMBER H2S DI PERAIRAN BUDIDAYA

Hidrogen sulfida (H2S) adalah gas yang terdapat dalam air yang berasal dari limbah perkotaan, kegiatan pertanian dan industri. Senyawa sulfat berasal dari limbah organik yang mengandung sulfur dan terdegradasi secara anaerob membentuk H2S. Selanjutnya H2S teroksidasi menjadi sulfat yang berasal dari aktivitas fotosintesis bakteri. Senyawa sulfat juga dapat berasal dari limbah industri.

Disamping itu juga berasal dari hasil proses penguraian zat-zat organik oleh mikroorganisme. Toksisitas H2S tergantung pada pH air laut. Semakin rendah pH air laut semakin tinggi toksisitas H2S. Pada kadar 0.05 ppm sudah bersifat fatal bagi organisme-organisme yang sensitif seperti ikan “trout” (ikan forel). Tanah masam (pH rendah) mengandung banyak FeS. Unsur-unsur pokok yang diperlukan dalam pembentukan pyrite (FeS2) adalah sulfat, besi hasil metabolisme bahan organic, bakteri pereduksi belerang, dan kondisi anaerob merupakan ciri kebanyakan daerah mangrove. Kondisi sangat memungkinkan terbentuknya hydrogen sulfida dalam perairan budidaya terutama tambak. Saat pyrite terdedah pada oksigen, belerang tereduksi di oksidasi menjadi asam sulfat. Akibat buruk terhadap udang dapat diakibatkan oleh kemasaman mineral tersebut.

Pada lokasi perairan pantai disekitar lahan pertambakan intensif yang padat, kecepatan proses penimbunan limbah organik yang harus diuraikan secara alami jauh lebih tinggi dari kemampuan perairan (jasad renik) untuk menguraikan limbah tersebut. Jika keadaan ini terus berlangsung, penimbunan limbah organik semakin menumpuk dan mengubah lingkungan aerob menjadi anaerob. Pertumbuham bakteri anaerob meningkat yang menghasilkan senyawa beracun seperti NH3 (ammonia), Hidrogen Sulfida (H2S) dan CH4 yang membahayakan perkembangan biota budidaya terutama udang dalam tambak.

Pakan sisa yang tidak terkonsumsi oleh organisme budidaya juga merupakan sumber Hidrogen Sulfida (H2S) dalam lahan budidaya disebabkan oleh suasana anaerobik yang memungkinkan oksidasi Hidrogen Sulfida (H2S).

Pada ekosistem perairan alami, siklus produksi dimulai oleh produser. Produser adalah organisme autotrop yang mampu mensintesa bahan organik yang berasal dari bahan anorganik melalui proses fotosintesis (beberapa jenis bakteri melakukan khemosintesis) dengan bantuan cahaya matahari. Produser utama pada ekosistem perairan adalah fitoplankton. Pada perairan alami sumber bahan anorganik berasal dari proses dekomposisi yang merubah bahan organik (termasuk sisa pakan) menjadi bahan anorganik.

Sementara itu kandungan gas hydrogen sulfida (H2S) didalam air limbah merupakan gas berbau busuk yang dihasilkan dari proses penguraian senyawa belerang dari bahan organikoleh bakteri anaerob yang terjadi pada air tercemaryang tidak mengandung oksigen terlarut. Proses anaerob ini biasanya terjadi di perairan yang airnya tidak bersirkulasi dan tidak mempunyai kontak langsung dengan udara sehingga mengurangi kemampuan air untuk melarutkan oksigen. Semakin berat tingkat pencemaran air maka oksigen terlarut semakin sedikit begitu juga dengan jenis organisme aerobnya. Ketika oksigen terlarut tidak tersedia lagi maka penguraian bahan organik akan dilakukan oleh mikroorganisme anaerob yang mengeluarkan gas asam sulfida (H2S) dan gas metana (CH4) (Khiatuddin, 2003 dalam Abdulgani et al., 2014).

BENTUK H2S DI PERAIRAN BUDIDAYA

Di perairan, sulfur berikatan dengan ion hydrogen dan oksigen. Beberapa bentuk sulfur di perairan adalah sulfida (S2-), hydrogen sulfida (H2S), ferro sulfida (FeS), sulfur oksida (SO2), sulfit (SO3) dan sulfat (SO4).

Hidrogen sulfida, H2S, adalah sulphur dalam bentuk gas yang tidak berwarna, beracun, mudah terbakar dan berbau seperti telur busuk. Gas ini dapat timbul dari aktivitas biologis ketika bakteri menguraikan bahan organik dalam keadaan tanpa oksigen (aktivitas anaerobik), seperti di rawa dan saluran pembuangan kotoran. Gas ini juga muncul pada gas yang timbul dari aktivitas gunung berapi dan gas alam.

Hidrogen sulfida juga dikenal dengan nama sulfana, sulfur hidrida, gas asam (sour gas), sulfurated hydrogen, asam hidrosulfurik, dan gas limbah (sewer gas). IUPAC menerima penamaan "hidrogen sulfida" dan "sulfana"; kata terakhir digunakan lebih eksklusif ketika menamakan campuran yang lebih kompleks.

Hidrogen sulfida merupakan hidrida kovalen yang secara kimiawi terkait dengan air (H2O) karena oksigen dan sulfur berada dalam golongan yang sama di tabel periodik.

Hidrogen sulfida merupakan asam lemah, terpisah dalam larutan aqueous (mengandung air) menjadi kation hidrogen H+ dan anion hidrosulfid HS− :

H2S → HS− + H+

Ka = 1.3×10−7 mol/L; pKa = 6.89.

Ion sulfid, S2−, dikenal dalam bentuk padatan tetapi tidak di dalam larutan aqueous (oksida). Konstanta disosiasi kedua dari hidrogen sulfida sering dinyatakan sekitar 10−13, tetapi sekarang disadari bahwa angka ini merupakan error yang disebabkan oleh oksidasi sulfur dalam larutan alkalin.

Pada kondisi anaerobic dilapisan hipolimnion, bakteri heterotrof (misalnya Desulfovibrio) akan menggunakan sulfat dan sulphur organic teroksidasi sebagai penerima electron dalam metabolisme dan menguraikan sulfida sebagai berikut :

SO42- + 8H+ S2 + H2O (1)

Sulfida dihasilkan dari proses ionisasi Hidrogen sulfida (H2S) dan terjadi reaksi kesetimbangan antara HS dan S2.

H2S = HS- = H+ (2)

HS- = S2- + H+ (3)

Reduksi (pengurangan dan penambahan hidrogen) anion sulfat menjadi hidrogen sulfida pada kondisi anaerob dalam proses dekomposisi bahan organik menimbulkan bau busuk dan meningkatkan korosifitas logam. Proses reduksi dilakukan oleh bakteri heterotrof (Desulfovibrio) banyak terjadi didasar perairan. Hidrogen sulfida yang dihasilkan kemudian dilepaskan ke atmosfer.

SO42- + bahan organik ---- bakteri ---- S2- + H2O + CO2 (4)

S2 + 2H+ ----- anaerob ----- H2S (5)

Bakteri heterotrof juga dapat mereduksi sulfit (SO32-), tiosulfat (S2O32-), hiposulfat (S2O42-), dan unsur sulfur menjadi hidrogen sulfida (H2S). Pada kondisi aerob, hidrogen sulfida segera dioksidasi oleh bakteri Thiobacillus menjadi sulfat. Beberapa bateri, misalnya Chlorobacteriaceae dan Thiorhodaceae dapat mengoksidasi hidrogen sulfida menjadi sulfur.

Sulfur (S) berada dalam bentuk organik dan anorganik. Hidrogen sulfida (H2S) adalah sulfur dalam bentuk gas yang biasa ditemukan di atmosfer. Sulfur anorganik terutama terdapat dalam bentuk sulfat (SO42-) adalah bentuk sulfur utama di perairan dan tanah . Sulfur merupakansalah satu elemen esensial bagi makhluk hidup. Di perairan sulfur berikatan dengan ion hidrogen dan oksigen. Beberapa bentuk sulfur perairan adalah sulfida (S2-), hidrogen sulfida (H2S), ferro sulfide (FeS), sulfur dioksida (SO2), sulfit (SO3), dan sulfat (SO4) (Kamil, 2012).

DAMPAK H2S PADA BUDIDAYA IKAN

Pembentukan ammonia dan Hidrogen Sulfida (H2S) didasar tambak merupakan sebagian masalah utama yang menurunkan laju pertumbuhan dan survival rate (SR) udang ditambak intensif.

Adanya senyawa H2S menyebabkan terjadinya eutrofikasi, pertumbuhan terhambat, penurunan terhadap daya tahan terhadap penyakit dan kematian udang. Kematian benih udang windu yang dibudidayakan tersebut merupakan respon terhadap senyawa toksik H2S.

Jika suplai oksigen berkurang sampai nol karena dihabiskan oleh bakteri aerob dalam proses dekomposisi bahan organik, bakteri aerobik akan mati dan bakteri anaerobik mulai tumbuh. Bakteri anaerobik akan mendekompisisi dan menggunakan oksigen yang disimpan dalam molekul-molekul yang sedang dihancurkan. Hasil dari kegiatan bakteri anaerobik dapat membentuk Hidrogen Sulfida (H2S), gas yang berbau busuk dan berbahaya, serta beberapa produk lainnya. Produk utama dari oksidasi aerobik adalah karbondioksida (CO2) dan air yang dapat dimanfaatkan kembali oleh produsen primer dalam melakukan fotosintesis.

Pada proses reproduksi bakteri terdapat mekanisme keseimbangan antara reproduksi bakteri dengan keberadaan oksigen dan bahan organik atau nutrisinya. Proses reproduksinya dengan membelah diri dari satu sel menjadi dua sel dan seterusnya secara eksponensial, dibatasi oleh kondisi oksigen dan bahan organik, sehingga lajunyapun terhambat atau bahkan terhenti.

Tingginya limbah bahan organik yang masuk ke danau dari sisa pakan budidaya ikan dengan keramba jaring apung (KJA) menyebabkan menurunnya kualitas air seperti akumulasi bahan organik, pengayaan kandungan nutrien nitrogen dan fosfor sebagai pemicu penyebab terjadinya eutrofikasi dan meningkatkan produksi sulfida di lapisan hipolimnion yang anoksik. Dampak dari produksi sulfida, bergantung pada hidrokimia dari danau, dapat menyebabkan hilangnya besi, pelepasan fosfat, akumulasi/toksisitas sulfida dan eutrofikasi internal.Besi bebas yang terdapat di danau akan bereaksi dengan sulfida memebentuk mineral besi sulfida (FeS) menyebabkan tidak tersedianya kandungan besi bebas untuk mengikat fosfat di danau. Apabila besi bebas tidak tersedia, sulfida dapat bereaksi dengan besi yang terikat pada besi fosfat kompleks membentuk mineral besi sulfida yang menyebabkan fosfat terlepas ke perairan. Memahami mekanisme yang mengontrol ketersediaan/avilabilitas fosfat sangat penting untuk menjawab masalah eutrofikasi (Henny dan Sulung, 2012).

PENCEGAHAN DAN PENGENDALIAN H2S PADA PERAIRAN BUDIDAYA

Upaya pencegahan dan pengendalian dampak keracunan hidrogen sulfida dalam perairan budidaya dapat dilakukan dengan cara meningkatkan pH air melalui pengkapuran dan meningkatkan kandungan oksigen perairan melalui pemakaian kincir (aerasi) dan atau pergantian air yang mempunyai kandungan oksigen yang tinggi. Pengkapuran merupakan salah satu cara terbaik untuk mempertahankan pH yang optimal bagi pertumbuhan udang ditambak. Sedangkan pemberian aerasi pada perairan budidaya bertujuan untuk meningkat kosentrasi oksigen terlarut dalam air sehingga perairan kaya dengan oksigen. Hal ini akan menurunkan kandungan hydrogen sulfida (H2S) dalam perairan karena sulphur yang dihasilkan oleh proses dekomposisi bahan organic akan teroksidasi dan terionisasi dalam bentuk lain yang tidak berbahaya bagi organisme budidaya, seperti udang dan ikan.

Hubungan antara hydrogen sulfida dengan budidaya ikan adalah sangat terkait erat, dimana peningkatan kosentrasi kandungan H2S yang tidak terionisasi melewati ambang batas sebesar 1 ppm dapat mengakibatkan kematian organisme budidaya secara massal.

Batas maksimum konsentrasi H2S yang masih dapat ditoleransi untuk kegiatan budidaya hanya 0,002 mg/L. Tingginya kandungan H2S selain bersumber dari proses dekomposisi limbah di dasar perairan (LIPI, 2007 dalam Erlania, 2010).

Hasil pengukuran parameter utama kualitas air menunjukkan bahwa pH air dan tanah cenderung netral, namun demikian terlihat pH tanah lebih rendah dibandingkan dengan pH air. Hal ini disebabkan karena banyaknya timbunan bahan organik di dasar perairan yang bewarna hitam dan berbau tidak sedap. Bau tidak sedap ini berasal dari gas H2S yang dihasilkan dari proses penguraian bahan organic (Muchlisin, 2009).

BAB III

PENUTUP

KESIMPULAN

Sumber hydrogen sulfida H2S dalam perairan budidaya antara lain berasal dari proses dekomposisi bahan organic, sisa pakan yang terakumulasi, limbah perkotaan, kegiatan pertanian dan industri.

Daya racun hidrogen sulfida (H2S) bebas tergantung pada keadaan ionisasinya. Hidrgen sulfida yang tidak terionisasi sangat beracun, tetapi dalam bentuk lain tidak berbahaya. Daya racun paling berbahaya adalah pada keadaan pH rendah dan kondisi anaerob. Senyawa H2S dapat menyebabkan terjadinya eutrofikasi, pertumbuhan terhambat, penurunan terhadap daya tahan terhadap penyakit dan kematian udang.

Pencegahan dan pengendalian dampak hidrogen sulfida dalam perairan budidaya dengan pengapuran (menaikkan pH) dan pemberian aerasi yang cukup (meningkatkan oksigen) perairan.

SARAN

Saran yang dapat penulis sampaikan tentang hubungan hidrogen sulfida (H2S) pada kegiatan Budidaya Perikanan adalah dalam kegiatan budidaya harus dilakukan pengukuran kualitas air secara periodik terutama untuk memantau kandungan H2S yang dapat mengakibatkan kematian massal organisme budidaya. Persiapan lahan terutama pengapuran juga perlu diperhatikan.

PENULIS

Yusuf Hidayah

Siti Roziah Ria Famuji

FPIK Universitas Brawijaya Angkatan 2015

EDITOR

Gery Purnomo Aji Sutrisno

FPIK Universitas Brawijaya Angkatan 2015

DAFTAR PUSTAKA

Abdulgani, H., Munifatul I. dan Sudarno. 2014. Kemampuan Tumnuhan Typha Angustifolia dalam Sistem Subsurface Flow Constructed Wetland untuk Pengelolaan Limbah Cair Industri Kerupuk (Studi Kasus Limbah Cair Sentra Industri Kerupuk Desa Kenanga Kecmatan Sindang Kabupaten Indramayu Jawa Barat). BIOMA. 16 (1): 90-101 ISSN: 1410-8801

Erlania., Rusmaedi., Anjang B. P. dan Joni H. 2010. Dampak Manajemen Pakan dari Kegiatan Budidaya Ikan Nila (Oreochromis niloticus) di Keramba Jaring Apung terhadap Kualitas Perairan Danau Maninjau. Prosiding Forum Inovasi Teknologi Akuakultur

Henny, C. dan Sulung N. 2012. Dinamika Sulfida di Danau Minanjau : Implikasi terhadap Pelepasan Fosfat di Lapisan Hipolimnion. Prosiding Seminar Nasional Limnologi VI

Kamil, M. T. 2012. Status Mutu Air Sungai Lampanang di Kecamatan Teweh Timur Kabupaten Barito Utara. Journal of Tropical Fisheries. 7 (1): 601-605

Muchlisin, Z. A. 2009. Studi Pendahuluan Kualitas Air untuk Pengembangan Budidaya Perikanan di Kecamatan Sampolnit Aceh Jaya Pasca Tsunami. Biospecies. 2 (1): 10-16

Sadi, N. H. dan Tri W. 2010. Pengaruh Ahtivitas Bakteri Sulfur terhadap Aspek Geomikrobiologi di Perairan. Prosiding Seminar Nasional Limnologi V