Sistem
karbonat dipengaruhi oleh kesetimbangan asam – basa di perairan. Sebelum mempelajari tentang keseimbangan asam
basa harus mengetahui konsep pH. Nilai pH menentukan asam atau basa pada
perairan. Tinggi rendahnya pH dipengaruhi oleh fluktuasi kandungan O2
maupun CO2. Pada konsentrasi yang besar CO2 juga masuk
kedalam perairan sehingga mengakibatkan perubahan parameter kualitas air
khususnya pH air dan sistem karbonat. Konsep pH pertama kali dijelaskan oleh
Svante Arrhenius (Bapak teori Ionisasi) yang mengatakan bahwa atom H
berhubungan dengan sifat keasaman dimana Asam merupakan donor atau pemberi H+.
Sedangkan untuk Basa sebagai penerima H+. Tetapan kesetimbangan asam
basa adalah tingkat kekuatan suatu asam yang melukiskan ukuran tingkat
kemudahan ion hidrogen yang dapat dilepaskan. Menurut wikipedia, pH adalah
derajat keasaman yang digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan
yang dimiliki oleh suatu larutan. Didefenisikan sebagai kologaritma aktivitas
ion hidrogen yang terlarut. Suatu larutan dikatakan netral apabila nilai pH =
7. Nilai pH < 7 menunjukkan larutan memiliki sifat basa, sedangkan nilai pH
< 7 menunjukkan asam. pH air laut permukaan di Indonesia umumnya bervariasi
dari lokasi ke lokasi antara 6.0 – 8.5. Air laut mempunyai kemampuan menyangga
yang sangat besar untuk mencegah perubahan pH. Perubahan pH sedikit saja dari
pH alami akan memberikan petunjuk terganggunya sistem penyangga. Untuk Sistem
penyangga ini jika terganggu maka akan mengakibatkan beberapa permasalahan pada
lingkungan perairan. Jika perairan memiliki nilai pH yang asam maka akan
mengakibatkan pengasaman laut. Organisme yang memiliki susunan tubuh dari CaCO3
ketika adanya CO2 yang tinggi maka zat kapur tersebut akan hancur
dan menjadi sumber carbon di perairan. Sedangkan saat cuaca yang ekstrim
seperti anomali cuaca yaitu El Nino dan La Nina akan timbul nilai pH yang
berbeda. Untuk itu dalam mempelajari kesetimbangan asam basa di perairan sangat
penting dalam mengotrol kualitas perairan di daerah tersebut
Tujuan Penulisan Makalah
·
Mengetahui
konsep dari keseimbangan asam basa
·
Mengetahui
hubungan sistem karbonat dengan keseimbangan asam basa
·
Mengetahui
siklus karbon dalam air laut
·
Mengetahui
hubungan el – nino dan la – nina yang mengakibatkan asam – basa di perairan
Konsep Kesetimbangan Asam dan Basa.
Kesetimbangan merupakan keadaan ketika reaksi
mencapai titik dimana konsentrasi reaktan dan
produk konstan. Cepat
lambatnya suatu reaksi mencapai kesetimbangan bergantung pada laju reaksi,
semakin besar laju reaksi maka semakin cepat. Tetapan kesetimbangan asam basa
adalah tingkat kekuatan suatu asam yang menggambarkan ukuran tingkat kemudahan
ion hidrogen yang dapat dilepaskan. Untuk asam, tetapan ini diidentifikasi
sebagai tetapan ionisasi asam, Ka. Reaksi keseimbangan asam dengan
rumus HA adalah :
HA (aq) + H2O(l)
çè H3O+(aq) + A-(aq)
Untuk basa, tetapan keseimbangan
diidentifikasi sebagai ionisasi basa, Kb. Reaksi keseimbangan basa
dengan rumum umum A- dapat dituliskan.
A-(aq) + H2O(l)
çè HA(aq) + OH-(aq)
Dimana
HA merupakan Asam memberikan H+ dan A- merupakan basa
yang menerima H+.
Hubungan sistem karbonat dengan
kesetimbangan Asam Basa
Sistem
karbonat merupakan Kesetimbangan asam basa mempengaruhi sistem karbonat di
perairan. Dimana derajat keasaman (pH) merupakan suatu indeks kadar ion
hidrogen (H+) yang mencirikan kesetimbangan asam dan basa. Biasanya angka pH dalam suatu perairan dapat
dijadikan indikator dari adanya keseimbangan unsur – unsur kimia. Fungsi dari
pH ini sangat penting sebagai paraneter kualitas air karena ia mengontrol tipe
dan laju keeptan reaksi beberapa bahan di dalam air. Tinggi atau rendahnya
nilai pH air tergantung pada beberapa faktor yaitu:
1)
Konsentrasi
gas-gas dalam air seperti CO2
2)
Konsentrasi garam-garam karbonat dan
bikarbonat
3)
Proses dekomposisi bahan organik di dasar
perairan.
Secara
alamiah, pH perairan dipengaruhi oleh konsentrasi karbondioksida (CO2)
dan senyawa bersifat asam. Perairan umum dengan aktivitas fotosintesis dan
respirasi organisme yang hidup didalamnya akan membentuk reaksi berantai
karbonat – karbonat sebagai berikut:
CO2
+ H2O è H2CO3
è H+ + HCO3 è 2H+ + CO32-
Semakin
banyak CO2 yang dihasilkan dari hasil respirasi, reaksi bergerak ke
kanan dan secara bertahap melepaskan ion H+ yang menyebabkan pH air
turun. Reaksi sebaliknya terjadi pada peristiwa fotosintesis yang membutuhkan
banyak ion CO2, sehingga menyebabkan pH air naik. Pada peristiwa
fotosintesis, fitoplankton dan tanaman air lainnya akan mengambil CO2
dari air selama proses fotosintesis sehingga mengakibatkan pH air meningkat
pada siang hari dan menurun pada waktu malam hari. Untuk nilai pHnya sendiri
yaitu saat netral pH = 7, saat keadaan basa pH > 7 dan saat asam pH < 7. Pertukaran
karbon menjadi penting dalam mengontrol pH di laut dan juga dapat berubah
sebagai sumber (source) atau lubuk (sink) karbon. Karbon siap
untuk saling dipertukarkan antara atmosfer dan lautan. Pada daerah upwelling,
karbon dilepaskan ke atmosfer. Sebaliknya, pada daerah downwelling karbon
(CO2) berpindah dari atmosfer ke lautan. Pada saat CO2
memasuki lautan, asam karbonat terbentuk:
CO2
+ H2O ⇌ H2CO3
Reaksi
ini memiliki sifat dua arah, mencapai sebuah kesetimbangan kimia. Reaksi
lainnya yang penting dalam mengontrol nilai pH lautan adalah pelepasan ion
hidrogen dan bikarbonat. Reaksi ini mengontrol perubahan yang besar pada pH:
H2CO3 ⇌ H+ + HCO3−
Siklus Karbon dalam Air laut
The
Ocean Carbon Cycle. Image credit: Oak Ridge National Laboratory
Siklus
karbon melibatkan seluruh lingkungan yang ada di alam semesta, meliputi
atmosfer, biosfer, hidrosfer dan geosfer. Karena itu, siklus karbon disebut
sebagai siklus biogeochemical. Pada setiap lingkungan dan antara lingkungan
terjadi pertukaran karbon. Secara ringkas, daur karbon merupakan salah satu
siklus biogeokimia dimana terjadi pertukaran/perpindahan karbon antara bidang-bidang
dari biosfer, geosfer,hidrosfer, dan atmosfer. Karbon sangat berkaitan erat
dengan oksigen, terutama dalam hal fotosintesis dan respirasi. Ada empat tempat
keberadaan untuk karbon, yaitu : Biosfer (di dalam makhluk hidup), Geosfer (di
dalam bumi), hidrosfer ( di air), dan atmosfer ( di udara).
Karbon
berpindah dari lingkungan atmosfer ke biosfer sebagai gas karbondioksida. Gas
karbondioksida digunakan tumbuhan untuk berfotosintesis. Karbon memasuki
lingkungan atmosfer dari lingkungan bisofer juga sebagai gas karbondioksida.
Gas karbondioksida dilepaskan ke atmosfer dari hasil pernafasan mahluk hidup,
hasil pembusukan/fermentasi oleh bakteri/jamur dan hasil pembakaran
senyawa-senyawa organik.
Selain
petukaran karbon dari lingkungan atmosfer ke biosfer atau sebaliknya, karbon
dipertukarkan dalam lingkungan biosofer melalui rantai makanan. Cangkang
hewan-hewan lunak pada umumnya mengandung karbonat. Karbonat kemudian diubah
menjadi batu kapur melalui suatu proses yang disebut sedimentasi. Pada siklus
karbon diatas, saat upweling nilai CO2 akan meningkat di dalam
perairan sedangkan pada saat downweling, CO2 keluar ke meningkat
dalam perairan. Dalam siklus tersebut lebih mengarah pada aktivitas organisme
dalam perairan dimana terjadi respirasi dan fotosintesis. Dimana, respirasi
akan mengakibatkan CO2 meningkat sedangkan pada fotosintesis CO2
akan diserap oleh mikro algae yang mengakibatkan karbon menurun dalam perairan.
Hubungan El-Nino dan La-Nina yang
mengakibatkan kondisi pH air laut
El-Nino
merupakan anomali cuaca yang diakibatkan naiknya suhu pada permukaan samudra
pasifik. Sementara La-Nina merupakan anomali cuaca yang diakibatkan turunnya
nilai suhu pada permukaan samudra Pasifik. Sebagai indikator untuk
memantau kejadian El Nino, biasanya
digunakan data pengukuran suhu permukaan laut pada bujur 170°BB - 120°BB dan
lintang 5°LS - 5°LU, dimana anomali positif suhu permukaan laut di Samodra
Pasifik melebihi rata-ratanya antara 3 -5°C mengindikasikan terjadinya El Nino. Sedangkan Fenomena La Nina ditandai dengan
menurunnya suhu permukaan laut pada bujur 170°BB - 120°BB dan pada lintang 5°LS
- 5°LU mendinginnya suhu muka laut kurang dari rata-ratanya dimana anomali negatif 4 – 10° C, sehingga sering juga disebut
sebagai fase dingin. Kedua fenomena di perairan Samodra Pasifik ini memberikan
dampak yang signifikan bagi kehidupan. Jika terjadi kenaikan suhu yang sangat
ekstrim maka akan adanya peningkatan CO2 pada permukaan perairan
sehingga di wilayah perairan tersebut akan memiliki pH < 7 atau asam
sedangkan pada kondisi perairan di mana terjadi La – Nina ini berhubungan
dengan organisme perairan. Ketika fenomena La-Nina ini terjadi maka suhu di
atmosfer akan menurun sehingga akan terjadi hujan berkepanjangan. Jika hujan
terus menerus di peraian tersebut maka adanya masukan nutrient yang besar.
Akibatnya pembelahan sel fitoplankton akan menjadi besar dan proses
fotosintensis akan terjadi terus menerus dan fitoplankton membutuhkan CO2.
Ketika CO2 diambil maka pH akan menjadi lebih basa. Selain itu sifat basa yang kuat dari ion natrium, kalium dan
kalsium dalam air laut cenderung sedikit lebih basa.
Namun
kemungkinan, jika El Nino terjadi maka akan terjadi upweling di wilayah perairan tersebut maka pelepasan CO2
oleh air laut ke atmosfer akan ada sehingga kadar CO2 akan berkurang
dan mengakibatkan di perairan berkurang CO2 dan laut jadi basa.
Sedangkan jika La – Nina maka akan terjadi downweling
di perairan tersebut. Jika terjadi downweling maka perairan akan menerima CO2
sehingga laut akan jadi lebih asam.
EmoticonEmoticon