1

I. PENDAHULUAN

Elemen adalah unsur, materi atau bahan dasar (fundamental kinds of matter) yang

menyusun seluruh benda di alam semesta (Menahan, 2001). Elemen ini tersusun dari atom-

atom yang berasal dari elemen yang sama secara kimiawi dan memiliki sifat yang identik.

Hingga saat ini telah dikenal sekitar 116 elemen atau unsur.

Secara garis besar, elemen dapat dibagi menjadi 2, yaitu : elemen organik dan

inorganik. Miessler dan Tarr (2000) menyatakan bahwa elemen organik berkaitan dengan

senyawa hidrokarbon dan derivatnya yang sebagian besar menjadi elemen utama yang

menyusun makhluk hidup. Asam amino, protein dan lemak yang menyusun organism hidup

umumnya tersusun dari elemen organik (unsur atau senyawa yang terdiri dari C , H dan O).

Sedangkan elemen inorganik mencakup keseluruhan elemen yang terdapat dalam tabel periodik

unsur termasuk Hidrogen dan Karbon itu sendiri. Namun, menurut Manahan (2001),

elemen, bahan atau materi organik adalah semua senyawa yang mengandung karbon

termasuk substansi yang dihasilkan dari proses hidup (kayu, kapas, wol), minyak bumi, gas

alam (metan), cairan pelarut/pembersih, fiber sintetik dan plastik. Sedangkan elemen atau bahan

inorganik adalah semua substansi yang tidak mengandung Karbon seperti logam, batuan,

garam, air, pasir dan beton. Elemen inorganik ada yang bersifat terlarut (dissolved) dan ada

yang padat (solid atau insoluble).

2

II . ISI

Millero (2006) membagi elemen (organik dan inorganik) menjadi 3 kelompok

berdasarkan rata-rata konsentrasinya di alam, yaitu:

1. elemen makro (0,05 – 750 mM) (Na, Cl, Mg)

2. elemen mikro (0,05 – 50 μM) (P dan N)

3. elemen trace atau kelumit (0,05 -50 nM) (Pb, Hg, Cd)

1. Kelompok Elemen makro

Karena elemen kimia ini terdapat dilaut dalam kadar yang besar, yaitu

terdapat dalam jumlah lebih dari 31,67 miligram elemen dalam 1 liter air laut, atau

21,5 g/l. Yang tergolong kedalam elemen makro antara lain yaitu : Khlor (Cl),

Natrium (Na), Magnesium (Mg), Belerang (S), Kalsium (Ca), Kalium (Br), Brom

(Br) dan Karbon (C1)

2. Kelompok elemen mikro

Kelompok ini terdapat dalam kadar yang lebih kecil dibandingkan dengan

kelompok elemen kimia utama, sehingga elemen-elemen ini dimasukan kedalam

kelompok elemen kimia tambahan atau minor elemen. Kadarnya di laut mempunyai

nilai kisaran antara 5,52 mg sampai 0,079 mg yang terdapat dalam satu liter air laut.

Karena kadarnya relatip lebih kecil, maka kelompok jenis elemen ini mudah lenyap

dari perairan laut oleh sebab itu prose absorbsi atau penyerapan oleh partikel-partikel

maupun organisme –organisme yang ada dan hidup dilaut. Berbeda dengan kelompok

elemen kimia utama , maka untuk menentukan kadar dari kelompok elemen kimia

tambahan yang ada dilaut diperlukan contoh yang banyak. Yang tergolong ke dalam

3

minor elemen antara lain : Boron (B), Silikon (Si), Flour (F), Argon (Ar), Nitrogen

(N), Liitium (Li), Rubidium (Rb), dan Fosfor (P)

3 . Kelompok Trace Element

Di laut terdapat pula kelompok elemen yang disebut kelompok elemen jarang

atau “Trace Element”. Elemen ini terdapat di laut dalam kadar yang sangat kecil

sekali dibandingkan dengan kadar-kadar dari elemen- elemen dari kelompok yang

lain. Kadar elemen yang terdapat di laut mempunyai nilai kisaran antara 67.18µg

sampai 0,024 µg dalam 1 liter air laut. Yang tergolong trace element yaitu:

Yod (I), Barium (Ba), Besi (Fe), Seng (Zn), Selen (Se), Argon (Ar), Tembaga (Cu),

Timah (Sn), Uranium (U), Mangan (Mn), Nikel (Ni), Titan (Ti), Kobal (Co), Perak

(Ag) Khrom (Cr), dan Timah (Pb)

Sedangkan berdasarkan sifatnya, elemen (inorganik) dibedakan menjadi :

1. Logam (metal) bersifat padat, memiliki kilap, dapat dibentuk menjadi lempengan

tanpa mengalami kerusakan (malleable) serta mampu menghantarkan listrik dengan

baik. Seluruh logam (metal) kecuali raksa (Hg) berbentuk padat pada suhu kamar.

2. Non logam memiliki sifat buram dan tidak semuanya dapat dibentuk dengan

mudah. Sedangkan elemen non logam ada yang bersifat cair dan gas. Oksigen, klorin,

cairan bromine coklat tergolong non metal.

Tumbuhan dan hewan yang hidup umumnya membutuhkan nutrien untuk tumbuh dan

berkembang. Organisme hidup memenuhi kebutuhannya akan nutrien dengan cara menyerap

unsur hara dari tanah, makan dan minum atau melalui proses absorbsi, dekomposisi dan

4

difusi elemen yang dibutuhkan dari lingkungan sekitarnya. Ada elemen atau senyawa yang

mampu diproduksi dan dihasilkan oleh tubuh seperti hormon, zat tepung, serbuk sari dan

madu pada bunga. Namun adapula elemen yang tidak dapat dihasilkan oleh tubuh. Elemen

ini umumnya diperlukan dalam jumlah sedikit oleh tubuh namun sangat penting bagi proses

metabolisme, fisiologi dan reaksi biokimiawi dalam tubuh. Kekurangan elemen ini akan

menyebabkan gangguan metabolisme dan penyakit akibat defisiensi. Elemen ini dikenal

sebagai elemen esensial. Vitamin dan mineral umumnya termasuk dalam senyawa yang

bersifat esensial.

Elemen esensial yang ada di laut umumnya memiliki konsentrasi yang rendah.

Konsentrasi elemen esensial yang berlebihan di dalam air laut (akibat run off dari daratan dan

antropogenik) dapat memberikan dampak yang merugikan bagi makhluk hidup. Elemen

yang tidak dibutuhkan oleh tubuh atau jika kekurangan tidak menimbulkan gangguan

pada proses metabolisme dalam tubuh tergolong elemen non esensial.

Millero dan Sohn (1992) menyatakan bahwa perairan laut memiliki konsentrasi

senyawa organik yang sangat rendah dibandingkan konsentrasi senyawa inorganik.

Senyawa organik terdiri dari kelompok hewan yang telah hidup dan telah mati. Serasah atau

detritus hasil degradasi bahan organik dan pengaruh antropogenik. Berdasarkan komposisi

kimianya, bahan organik terdiri atas karbohidrat, protein, asam amino, lemak, hidrokarbon,

asam karbosiklik, humus, dan kerogen serta komponen-komponen mikro lainnya seperti

steroid, aldehid, alkohol dan komponen organo-sulfur.

Riley dan Chester (1971), menyatakan bahwa unsur N, P dan Si adalah merupakan

elemen esensial terpenting yang dibutuhkan oleh organisme laut. Ketiga elemen tersebut

berperan penting dalam metabolisme, proses fisiologis dan reaksi biokimiawi dalam

5

tubuh. Nitrogen penting untuk membangun jaringan tubuh. Sedangkan fosfor dan silica

penting dalam pembentukan cangkang terutama bagi kelompok Diatom, Coccolithofor dan

Pteropod. Besi, Mangan, Tembaga, Seng, Kobal dan Molybdenum adalah mikro elemen

esensial yang sangat dibutuhkan untuk pertumbuhan sebagaimana ditemukan pada enzim.

Meskipun memiliki konsentrasi yang sedikit dalam air laut, namun mikro elemen esensial

tidak pernah menjadi faktor pembatas yang mengontrol populasi biota laut. Kadang-kadang

konsentrasi mikro elemen esensial ditemukan dalam jumlah yang banyak dalam air laut,

namun hal tersebut belum menjamin pemenuhan kebutuhan mikro elemen esensial bagi

organisme laut. Hal ini karena mikro elemen esensial tersebut berada dalam bentuk yang tidak

dapat diabsorbsi langsung oleh biota laut yang ada.

Berdasarkan strukturnya senyawa organik dapat dibagi menjadi :

1. materi organik terlarut (DOM) yang berukuran < 0,45 µm termasuk koloid

2. materi organik partikulat (POM) yang terdiri atas materi berbentuk partikulat (> 2,0

µm) dan materi tersuspensi (0,45 – 2,0 µm)

1. Sumber

Berdasarkan asalnya, sumber elemen mikro yang masuk ke laut secara garis

besar dapat dibagi menjadi 2 :

a. Allotochnous (external sources) :

Aktifitas gunung berapi (erupsi)

Pelapukan batuan

Gurun Pasir

Aktifitas Manusia (antropogenik)

6

b. Autotochnous (internal sources) :

Aktifitas gunung berapi bawah laut (Submarine Eruption)

Pergeseran kerak bumi

Aktifitas Biologi

Mekanisme transport elemen yang bersumber dari daratan dapat dibagi 3 :

Melalui sungai (fluvial transport)

Melalui udara (atmospheric transport) dan angin (Aeolian transport)

Melalui pencairan es (glacial transport)

Elemen yang masuk ke laut akan mengalami proses-proses :

Fisika : advection, mixing, adsorption, deposition

Kimia : redox, hydrolysis, complexation, solidification, dissolution

Biologi : absorption, decomposition

2. Distribusi

Chester (1990) menyatakan bahwa ada tiga proses yang berperan dalam

distribusi elemen di laut :

Saturasi dan presipitasi (Ca, Sr, Ba)

Adsorbdi oleh partikel tersuspensi (Mn, Zn, Cd, Pb)

Absorbsi oleh biologi (Co, Mo, Ni, Zn).

Selain proses diatas, 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.

7

3. Tipe Distribusi Elemen.

Elemen mikro memiliki konsentrasi yang sangat rendah di laut karena

elemen mikro memiliki sifat yang sangat reaktif sehingga dengan cepat akan

segera berikatan dengan senyawa kimia yang lain saat mencapai laut dan

mengendap di dasar perairan dalam bentuk sedimen. Selain itu, ada pula elemen

mikro yang memang memiliki konsentrasi sangat kecil dari sumbernya. Misalnya:

batuan kristal dan gas yang berasal dari dalam perut bumi.

Profil distribusi elemen mikro dapat dibagi menjadi beberapa kategori, yaitu:

a. Conservative Profile: rasio konsentrasi elemen yang konstan terhadap

elemen yang berkaitan dengan khlorinitas atau salinitas ditemukan pada beberapa

elemen karena tingkat reaktifitasnya yang rendah.

b. Nutrient Type Profile: penurunan konsentrasi elemen di permukaan

perairan dan pengayaan di kedalaman perairan. Senyawa dipindahkan dari bagian atas

permukaan oleh plankton atau senyawa partikulat yang dihasilkan oleh produsen melalui

aktifitas biologi. Di perairan yang dalam senyawa partikulat akan mengalami

regenerasi melalui proses oksidasi oleh bakteri.

c. Surface enrichment and depletion at depth: Elemen yang termasuk

kelompok ini mudah bereaksi dan secara cepat berpindah dari air laut karena

berikatan dengan partikulat yang berada di kolom air untuk selanjutnya mengendap

dalam sedimen. Waktu tinggal (residence times) dari elemen kelompok ini tergolong

sangat pendek. Logam timbal (Pb) merupakan elemen yang inputnya berasal dari

atmosfir (berasal dari asap kendaraan dan industri di darat yang menggunakan

bahan bakar fosil). Mn2+ merupakan contoh yang baik untuk elemen yang

8

memasuki permukaan air melalui sungai atau berasal dari endapan sedimen di perairan

yang dangkal.

d. Mid-depth minima: Kondisi mid-depth minimum dapat terjadi jika terdapat

input dari permukaan yang kemudian mengalami regenerasi di dekat dasar atau

mengalami scavenging di keseluruhan kolom air. Logam seperti Cu2+, Sn dan Al3+

tergolong dalam kelompok ini. Input dari permukaan laut berasal dari daratan yang

terbang ke udara membentuk debu atmosfer yang kemudian jatuh ke permukaan laut. Al

dengan cepat akan mengalami penyerapan oleh partikel tersuspensi dari permukaan

air melalui proses adsorbs atau mengalami penyerapan oleh plankton. Partikel yang

terserap kemudian jatuh dan mengendap di laut dalam membentuk sedimen. Resustensi

dan flux Al dalam sedimen akan semakin meningkat saat mendekati dasar perairan.

e. Mid-depth maxima: profil dari tipe ini terbentuk dari input hidrotermal

yang dikeluarkan oleh sistem mid-ocean ridge. Elemen Mn2+ ,3He adalah contoh yang

baik dari Mid-depth maxima ini.

f. Mid-depth maxima or minima in the sub-oxic layer: sebuah lapisan sub-oxic

yang besar dapat ditemukan di beberapa wilayah di Samudera Pasifik dan Samudera

India. Proses reduksi dan oksidasi dalam kolom air atau di sekitar slope sedimen

menghasilkan Fe2+ dan Mn2+(maxima) yang tereduksi dan Cr3+ (minima) dalam

bentuk tereduksi yang bersifat insoluble atau mengendap di dasar perairan dalam

bentuk solid.

g. Maxima and minima in Anoxic Waters: pada suatu daerah dengan

sirkulasi terbatas seperti di Laut Hitam, Trench Cariaco dan fjords, air dapat menjadi

anoxic (tidak memiliki kandungan Oksigen) dan memproduksi H2S. Di batas antara 2

9

perairan dapat terjadi proses reduksi oksidasi yang menyebabkan maxima atau

minima dari perubahan solubilitas dari species yang berbeda. Fe2+ dan Mn2+

tergolong maxima karena memiliki solubilitas yang meningkat dalam bentuk tereduksi.

Kondisi maxima ini terjadi akibat proses reduksi oksidasi Besi dan Mangan dekat batas

lapisan antara dari oksik-anoksik.

4. Manfaat mikro elemen di laut

a. Nitrogen

Nitrogen dalam air laut umumnya terlarut dalam bentuk nitrat (NO3), nitrit

(NO2) dan Amoniak (NH4). Bentuk-bentuk senyawa dari nitrogen tersebut

diabsorbsi oleh organisme laut untuk memenuhi kebutuhan akan nitrogen

sebagai salah satu komponen utama pembentukan asam amino yang menjadi cikal

bakal terbentuknya protein.

b. Fosfor

Senyawa Fosfor seperti ATP (adenosine tri-fosfat) dan ko-enzim nukleotida,

memiliki peran yang penting dalam fotosintesis dan proses lainnya dalam

tumbuhan. Fitoplankton umumnya memenuhi kebutuhan fosfor melalui asimilasi

secara langsung dalam bentuk ortho-fosfat. Absorbsi dan konversi menjadi senyawa

fosfor organik terjadi saat kondisi gelap.

c. Silikon

Sebagian besar tumbuhan dan hewan laut yang memanfaatkan silikon

terdiri dari kelompok diatom, radiolaria, pteropoda dan sponges. Umumnya,

kelompok organisme tersebut memiliki struktur kerangka yang mengandung silika

10

dalam jumlah tinggi. Sisa-sisa tubuh yang telah mati terutama dari kelompok

diatom akan tenggelam ke dasar perairan membentuk deposit endapan silikat

yang spesifik. Hingga saat ini belum diketahui secara pasti bagaimana silika terlarut

diabsorbsi oleh diatom, kemudian diubah menjadi hidrat silikat dan digunakan

untuk membentuk cangkang dengan pola yang indah.

11

III. PENUTUP

Elemen adalah unsur, materi atau bahan dasar (fundamental kinds of matter) yang

menyusun seluruh benda di alam semesta. Secara garis besar elemen terbagi atas elemen

organik yang berkaitan dengan senyawa hidrokarbon dan derivatnya yang menyusun makhluk

hidup dan elemen inorganik yang mencakup keseluruhan elemen yang terdapat dalam tabel

periodik unsur termasuk Hidrogen dan Karbon.

Berdasarkan rata-rata konsentrasinya di alam, elemen terbagi atas elemen makro yaitu

elemen kimia yang terdapat dilaut dalam kadar yang besar, elemen mikro atau minor elemen

yaitu kadarnya yang lebih kecil dibandingkan dengan kelompok elemen kimia utama, dan trace

elemen dalam kadar yang sangat kecil sekali dibandingkan dengan kadar-kadar dari elemen-

elemen dari kelompok yang lain.

Elemen esensial yang ada di laut umumnya memiliki konsentrasi yang rendah.

Konsentrasi elemen esensial yang berlebihan di dalam air laut dapat memberikan dampak

yang merugikan bagi makhluk hidup. Elemen yang tidak dibutuhkan oleh tubuh atau jika

kekurangan tidak menimbulkan gangguan pada proses metabolisme dalam tubuh tergolong

elemen non esensial. N, P dan Si adalah merupakan elemen esensial terpenting yang

dibutuhkan oleh organisme laut. Ketiga elemen tersebut berperan penting dalam metabolisme,

proses fisiologis dan reaksi biokimiawi dalam tubuh. Nitrogen penting untuk membangun

jaringan tubuh.

12

DAFTAR ISI

Halaman

Kata Pengantar

Daftar isi............................................................................................................

I PENDAHULUAN........................................................................................... 1

II. ISI.................................................................................................................. 2

III. PENUTUP................................................................................................... 11

DAFTAR PUSTAKA

13

DAFTAR PUSTAKA

Manahan, S,E. 2001. Fundamental of Environmental Chemistry. 2nd edition. CRS Press. Boca Raton. 978 hal.

Miessler G, L dan Donald A, Tarr. Inorganic Chemistry. 3 rd edition. Pearson Prentice Hall. 706 hal.

Millero, F. J. 2006. Chemical Oceanografi. 3rd edition, C R C Taylor and Francise. Boca Raton. London. 496 hal.

Millero, F. J dan M, L, Sohn. 1992. Chemical Oceanografi. 3 rd edition, C R C Taylor and Francise. Boca Raton. London.

Riley, J, P dan R , Chester. 1971. Introducing to Marine Chemistry. Academic Press London and New York. 465 hal.

http://localhost/D:/Minor%20Elemen%20di%20Laut.htm

14

Tugas Individu

PAPER OSEANOGRAFI KIMIA

MINOR DAN TRACE ELEMEN

DI PERAIRAN LAUT

OLEH :

ENDAH DWI PUTRI

0804113774

JURUSAN ILMU KELAUTAN

FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

UNIVERSITAS RIAU

PEKANBARU

2010