EUTROFIKASI: PROSES, PENYEBAB, KONSEKUENSI, SOLUSI - LINGKUNGAN HIDUP - 2025

The Eutrofikasi adalah kelebihan nutrisi berkontribusi pada badan air, menciptakan ledakan populasi ganggang, cyanobacteria dan tanaman air. Fenomena ini, pada gilirannya, menyebabkan penurunan oksigen terlarut di dalam air dan, oleh karena itu, memengaruhi kehidupan bawah air.

Oksigen terlarut berkurang karena berkurangnya fotosintesis oleh alga dan tumbuhan yang terendam. Ini terjadi baik karena penyumbatan sinar matahari akibat perkembangbiakan tanaman di permukaan, maupun karena tingkat konsumsi oksigen yang lebih tinggi oleh populasi ini.

Akumulasi alga dengan eutrofikasi.

Eutrofikasi dapat terjadi karena sebab-sebab alami ketika ukuran atau aliran air berkurang atau hujan luar biasa yang membawa beban nutrisi ke badan air. Namun, dalam banyak kasus, eutrofikasi terjadi dari penyebab yang disebabkan oleh manusia (antropik).

Masalah eutrofikasi berkembang di seluruh dunia dan lebih dari separuh danau di dunia menderita karenanya pada tingkat tertentu. Demikian pula, zona mati berkembang biak di laut karena terjadinya fenomena ini, mengidentifikasi lebih dari 700 di antaranya.

Proses dari

Eutrofikasi dimulai dengan kontribusi nutrisi dalam jumlah yang tidak biasa ke air, terutama nitrogen (N) dan fosfor (P). Kontribusi ini dapat datang dari sumber alam dan manusia (antropik), tetapi bagaimanapun juga itu adalah produk dan penyebab ketidakseimbangan ekologi.

Organisme yang disukai

Asupan nutrisi penting yang luar biasa untuk pertumbuhan tanaman mendukung perkembangan tanaman air dan alga invasif. Ini bisa berupa fitoplankton dan makroalga dan proliferasi cyanobacteria juga terjadi.

Proliferasi alga dengan eutrofikasi. Sumber: Felix Andrews (Floybix)

Organisme ini memiliki tingkat reproduksi yang tinggi dan cepat tumbuh, sehingga dengan nutrisi yang cukup, mereka memiliki keunggulan kompetitif. Mereka tumbuh di permukaan badan air, dan menutupi seluruh permukaan.

Cahaya

Alga terapung dan tumbuhan air yang menutupi permukaan mencegah sinar matahari menembus ke lapisan bawah air. Karena itu, ganggang dan tumbuhan yang terendam tidak dapat berfotosintesis dan mulai mati.

Oksigen terlarut

Tersumbatnya fotosintesis bawah air oleh perkembangbiakan superfisial massa tumbuhan ini juga mengimplikasikan penurunan oksigen terlarut di dalam air. Selain itu, sumber oksigen terlarut lainnya, seperti pertukaran dengan atmosfer, dibatasi karena penyumbatan yang dilakukan oleh massa tumbuhan superfisial.

Permintaan oksigen

Di bawah permukaan, aktivitas organisme pembusuk, terutama bakteri dan archaea, meningkat. Ini menyiratkan peningkatan permintaan oksigen terlarut, yang berkurang.

Peningkatan aktivitas pembusukan merupakan konsekuensi dari meningkatnya pasokan bahan organik sebagai akibat dari ledakan populasi permukaan. Peningkatan kematian organisme bawah air juga berpengaruh.

Kontribusi internal bahan organik dan eksternal oleh limbah yang terkontaminasi membutuhkan lebih banyak oksigen untuk stabilisasi biokimia (Permintaan Oksigen Biokimia). Ketika oksigen langka, bahan organik setengah membusuk terakumulasi, seluruh ekosistem mengalami krisis dan kehidupan punah.

Penyebab

Eutrofikasi disebabkan oleh suplai nutrisi yang lebih tinggi dari keseimbangan ekosistem biasanya. Yang dapat terjadi baik oleh penyebab alami maupun buatan, meskipun yang pertama jarang terjadi.

- Penyebab alami

Di laut

Arus air dingin yang dalam dapat menyebabkan ledakan populasi fitoplankton dengan menarik nutrisi dari dasar laut ke permukaan (upwelling). Dengan cara yang sama, alga mekar atau mekar adalah fenomena alam yang disebabkan oleh berbagai faktor yang mendukung pertumbuhan fitoplankton.

Di bawah kondisi yang menguntungkan seperti itu, terjadi peningkatan populasi dinoflagellata dan diatom yang tidak biasa. Beberapa spesies mikroalga tidak berbahaya dan bermanfaat, tetapi yang lain adalah alga beracun, seperti dinoflagellata dari genus Alexandrium.

Toksisitas ini disebabkan oleh emisi racun mikroalga seperti saxitoxin, ciguatoxin dan gonyatoxin.

Di air tawar

Sungai-sungai dalam turunannya di sepanjang saluran menghasilkan kelok-kelok atau kurva yang ditandai, yang terkadang tetap terisolasi. Dengan cara ini laguna tapal kuda diproduksi, yang dialiri oleh air hujan, limpasan atau luapan sungai secara berkala.

Di penampungan air ini terdapat konsentrasi unsur hara yang lebih tinggi daripada sungai, karena tidak ada aliran keluar. Oleh karena itu, fenomena eutrofikasi alam terjadi dengan perkembangbiakan alga dan vegetasi air.

- Penyebab antropik

Penyebab paling penting dari eutrofikasi saat ini adalah kontaminasi badan air oleh aktivitas manusia. Terutama air limbah tanpa pengolahan yang memadai dan polusi yang tersebar dari pertanian, yang paling penting di seluruh dunia.

Pupuk dan pestisida

Pupuk kimia terdiri dari senyawa yang diformulasikan khusus untuk memberikan nutrisi penting bagi pertumbuhan tanaman. Formula pupuk utama meliputi nitrogen (N), fosfor (P), dan kalium (K).

Eutrofikasi. Sumber: F. lamiot (karya sendiri)

Dalam sistem pertanian, penerapan produk ini tidak efisien, sehingga hampir 60% terbawa air limpasan. Nutrisi ini berakhir di badan air seperti sungai atau akhirnya danau dan lautan, diangkut oleh air limpasan.

Limbah perkotaan

Limbah dari rumah, kantor dan pabrik menyediakan bahan organik dan zat anorganik dalam jumlah besar yang mendorong eutrofikasi. Air limbah rumah tangga membawa bahan organik yang tinggi, jika tidak diolah, mencapai badan air.

Sabun dan deterjen yang digunakan untuk kebersihan diri, rumah tangga, dan fasilitas lainnya, juga termasuk fosfat dan nitrat.

Hujan asam

Industri mengeluarkan gas yang mengandung nitrogen oksida di antara senyawa lainnya ke atmosfer. Gas-gas ini saat bereaksi dengan uap air menghasilkan asam yang mengendap dan mencapai badan air.

Senyawa ini merupakan sumber nitrat tambahan yang merupakan salah satu nutrisi utama yang mendorong pertumbuhan tanaman.

Pemanasan global

Kenaikan suhu global mendukung eutrofikasi, karena air hangat mendorong perkembangbiakan alga dan tanaman air. Di sisi lain, jumlah oksigen terlarut menurun seiring dengan peningkatan suhu air.

- Faktor kontribusi

Faktor lain yang berkontribusi pada perkembangan eutrofikasi, termasuk kurangnya mobilitas air, kedalaman dangkal, aliran rendah, dan suhu air yang tinggi. Semakin sedikit air yang ada di ekosistem air atau semakin lambat laju pembaruannya, semakin cepat ia mencapai saturasi nutrisi.

Konsekuensi

Eutrofikasi merupakan masalah serius yang terutama mempengaruhi ekosistem air tawar, tetapi juga terjadi pada ekosistem laut. Di seluruh dunia, sekitar setengah dari danau memiliki tingkat eutrofikasi dan banyak sungai serta daerah pesisir memiliki area mati karena penyebab ini.

- Hilangnya kehidupan di ekosistem

Akibat utama dari eutrofikasi adalah berkurangnya keanekaragaman hayati dalam ekosistem dan akhirnya punahnya kehidupan akuatik. Pada tahap awal, kelebihan nutrisi mendukung perkembangbiakan organisme penyerang yang menunjukkan pertumbuhan dan reproduksi yang cepat dalam kondisi ini.

Eutrofikasi di Sungai Potomac (Amerika Serikat). Sumber: Alexandr Trubetskoy

Sejauh spesies ini mendominasi, mereka menggantikan spesies lainnya dalam ekosistem, menurunkan keanekaragaman hayati mereka. Saat eutrofikasi berlangsung, kondisi di tingkat bawah air menjadi tidak menguntungkan bagi kehidupan dan organisme mati.

Dengan cara ini, ikan, alga, dan tumbuhan yang terendam menghilang, serta organisme air lainnya karena kekurangan oksigen dan cahaya. Tujuan akhir, jika eutrofikasi berlanjut, adalah hampir hilangnya kehidupan akuatik.

Gas beracun

Aktivitas bakteri anaerob menghasilkan gas beracun seperti hidrogen sulfida, menyebabkan kematian besar organisme air.

Dampak di seluruh area

Dampaknya meluas ke ekosistem darat, karena makhluk hidup yang bergantung pada badan air juga binasa atau bermigrasi. Hal ini disebabkan hilangnya sumber makanan dan penurunan kualitas air minum.

- Penurunan produksi pangan

Di daerah eutrofi, produksi pangan menurun karena penangkapan ikan menurun karena organisme pertama yang terkena dampak adalah ikan. Ini, dalam kasus sungai dan laut, terpaksa meninggalkan daerah tersebut, sementara di danau mereka akhirnya menghilang.

- Hilangnya sumber air minum

Air minum harus memenuhi syarat kualitas, antara lain kadar oksigen terlarut, pH dan tidak adanya pengotor organik dan anorganik. Ketika eutrofikasi terjadi, air dalam ekosistem mengurangi kandungan oksigen terlarutnya dan mengakumulasi sejumlah besar bahan organik yang membusuk.

Hal ini pada gilirannya berbahaya bagi kesehatan dan menyebabkan bau tak sedap serta perubahan warna, tidak sesuai dengan penggunaannya sebagai air minum. PH air berubah, menjadi lebih asam karena adanya asam organik.

Kondisi kesehatan

Kesehatan masyarakat dapat dipengaruhi oleh konsumsi air yang tidak dapat diminum dari badan air eutrofik. Selain itu, perkembangbiakan mikroalga tertentu menyumbangkan racun ke air dan organisme yang mengkonsumsinya.

Demikian pula, peningkatan bakteri anaerob menghasilkan emisi gas beracun seperti hidrogen sulfida dan metana.

- Penurunan aktivitas wisatawan

Ekosistem perairan merupakan kutub penting daya tarik wisata, menghasilkan sumber pekerjaan dan pembangunan lokal. Manfaat ini terancam oleh eutrofikasi, karena mempengaruhi keanekaragaman hayati dan nilai lanskap daerah tersebut.

- Kerugian ekonomi

Sebagai konsekuensi dari semua hal di atas, eutrofikasi menyebabkan kerugian ekonomi yang besar dalam hal penurunan penangkapan ikan, pendapatan pariwisata, dan penggunaan air.

Solusi

Solusi untuk masalah eutrofikasi harus didekati dari perspektif pencegahan fenomena dan perbaikannya.

- Pencegahan

Titik awal pencegahan eutrofikasi adalah kesadaran warga akan keberadaan, sebab, dan akibatnya. Dengan cara ini, warga negara dapat melobi untuk mengambil tindakan yang diperlukan.

Hindari kontaminasi air

Solusi mendasar dari masalah eutrofikasi akibat penyebab antropik adalah pengurangan pencemaran air. Untuk itu, perlu dilakukan pengolahan limbah rumah tangga dan industri yang memadai sebelum dibuang ke badan air.

Sumber pencemaran air tidak langsung lainnya juga perlu dikendalikan, seperti emisi gas yang menghasilkan hujan asam.

Model pertanian dan peternakan baru

Pencemaran air akibat kegiatan pertanian dan peternakan tersebar, sehingga sumber pencemar tidak dapat diidentifikasi secara tepat. Sedemikian rupa sehingga solusi untuk masalah kontribusi polutan oleh kegiatan ini adalah dengan mengubah skema produksi teknologi.

Pertanian diperlukan yang menggunakan lebih sedikit input, terutama pupuk dan herbisida, senyawa yang menyumbang nitrit dan fosfat ke air. Dengan demikian, sistem pertanian dengan sirkulasi nutrisi yang tertutup seperti hidroponik tidak terlalu mencemari dalam hal kontribusinya bagi ekosistem.

Perhatian juga diperlukan untuk pengelolaan sampah organik, pengumpulan dan pengolahan limbah dalam sistem produksi hewan.

- Remediasi

Setelah proses eutrofikasi badan air berlangsung, ada beberapa alternatif untuk mengatasi masalah tersebut.

Ekstraksi massa sayuran

Mengingat maraknya tanaman air terapung seperti lenna (Lennaceae), bora (Eichhornia crassipes) atau lainnya, program pengumpulan dapat dilakukan. Ini terdiri dari menghilangkan tanaman secara besar-besaran dari permukaan badan air menggunakan mayas menyeret.

Pemurnian air

Dalam kasus kontaminasi yang parah, air dapat menjalani perawatan pemurnian dengan melakukan sirkulasi ulang dari badan air ke pabrik pengolahan.

Pengendalian biologis

Ada beberapa organisme yang mengkonsumsi alga dan tumbuhan air yang berkembang biak secara eutrofikasi. Protista penggembalaan heterotrofik telah digunakan, yaitu mereka mengkonsumsi mikroalga untuk mengurangi populasi yang berkembang biak dalam eutrofikasi.

Demikian pula, jamur Cercospora piaropi telah digunakan untuk mengendalikan Eichhornia crassipes, angiosperma mengambang yang berkembang biak dalam kondisi eutrofik.

Pengendalian kimiawi

Menyebabkan flokulasi dan pengendapan mikroalga merupakan salah satu alternatif, terutama dalam kasus pertumbuhan alga beracun. Ini dicapai dengan menambahkan produk seperti natrium hipoklorit (NaOCl), lempung (kaolinit) atau kombinasi seperti polialuminum klorida dengan bentonit. Produk-produk ini menarik dan menempel pada mikroalga, membentuk flok atau massa yang kemudian mengendap ke dasar.

Contoh area dengan eutrofikasi

Eutrofikasi di Laut Kaspia. Sumber: Jeff Schmaltz, MODIS Rapid Response Team, NASA / GSFC

- Daerah atau zona mati laut

Program Lingkungan Perserikatan Bangsa-Bangsa menunjukkan keberadaan lebih dari 700 area mati di lautan dunia. Zona mati ini disebabkan oleh konsentrasi oksigen terlarut yang rendah akibat eutrofikasi dan perkiraan luasnya lebih dari 240.000 km².

Zona Mati Teluk Meksiko

Salah satu zona mati laut paling luas di dunia adalah apa yang disebut Zona Mati Teluk Meksiko. Lebih dari 20.700 km² laut yang menderita masalah eutrofikasi yang serius, dengan perkembangbiakan makro dan mikroalga terapung.

Penyebab utama eutrofikasi daerah ini adalah air Sungai Mississippi yang tercemar yang bermulut di Teluk. Mississippi mengalir melalui sebagian besar zona pertanian di Amerika Utara, menjadi daerah tangkapan air dengan beban polutan pertanian yang tinggi.

- Laut Hitam

Di laut pedalaman yang terletak di antara Eropa dan Asia ini, peningkatan pertumbuhan alga telah dilaporkan sejak tahun 1970-an. Hal ini mengakibatkan penurunan populasi spesies perairan dangkal.

Menurut informasi dari European Environmental Agency, fenomena hipoksia dan anoksik terjadi setiap musim panas akibat aktivitas alga. Semua ini karena eutrofikasi oleh nutrisi yang diberikan oleh kegiatan pertanian dan industri di cekungan laut ini.

Sensitivitas terhadap eutrofikasi

Menjadi laut pedalaman yang satu-satunya sambungan laut tidak langsung adalah saluran Bosphorus, pembaruan perairannya sangat lambat. Hal ini, bersama dengan tingkat kontaminasi yang tinggi di cekungan yang memberinya makan, membuatnya sangat rentan terhadap eutrofikasi.

Faktanya, konsentrasi rata-rata nitrat dan fosfat telah meningkat 18 kali lipat dari tahun 1960 hingga 1992. Kontribusi polutan terbesar berasal dari cekungan sungai Danube, Dnieper dan Dniester.

- Danau Valencia

Danau yang disebut juga Danau Los Tacariguas ini terletak di bagian utara tengah Venezuela dengan luas 344 km². Ini membentuk cekungan endorheik, artinya tertutup, seluas 3.140 km². Banyak anak sungainya melewati kota-kota di tengah negara seperti Valencia dan Maracay, dengan populasi dan zona industri yang tinggi.

Cekungan Danau Valencia (Venezuela). Sumber: Fev

Mayoritas air limbah perkotaan dan industri yang dibuang ke sungai diubah menjadi saluran drainase tanpa pengolahan yang memadai. Ini telah menghasilkan polutan dalam jumlah besar yang terakumulasi selama beberapa dekade, termasuk nutrisi organik dan anorganik.

Sejak 1974 konsentrasi nitrogen berlipat ganda dan fosfor berlipat tiga di danau. Terletak di atas apa yang diakui dalam 146% untuk nitrogen dan 250% untuk fosfor. Semua ini telah menyebabkan fenomena eutrofikasi ekstensif yang sekarang sudah berkembang pesat.

Referensi

1. Band-Schmidt, CJ, Bustillos-Guzmán, JJ, López-Cortés, DJ, Núñez-Vázquez, E. dan Hernández-Sandoval, FE (2011). Status saat ini dari studi tentang alga berbahaya di Meksiko. Hidrobiologis.
2. Calow, P. (Ed.) (1998). Ensiklopedia ekologi dan pengelolaan lingkungan.
3. Margalef, R. (1974). Ekologi. Edisi Omega.
4. Odum, EP dan Warrett, GW (2006). Dasar-dasar ekologi. Edisi kelima. Thomson.
5. Romero, J. (2017). Studi tentang perilaku historis bahan organik dan nutrisi yang disumbangkan oleh sungai anak sungai Danau Los Tacariguas. University of Carabobo, Fakultas Teknik, Direktorat Kajian Lulusan, Magister Teknik Lingkungan.
6. Ruiz-Vanoye, JA dan Díaz-Parra, O. (2015). Kelompok zona mati di laut. Majalah Sains.
7. Sar, EA, Ferrario, ME dan Reguera, B. (Eds., 2002). Ganggang berbahaya mekar di American Southern Cone. Institut Oseanografi Spanyol. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000215417
8. Institut Sumber Daya Dunia, Peta Interaktif Eutrofikasi & Hipoksia. (Seperti yang terlihat pada 7 Februari 2020). Diambil dari: https: //www.wri.org/our-work/project/eutrophication-and-hypoxia/interactive-map-eutrophication-hypoxia