VI. INDIKATOR BIOLOGIK KUALITAS AIR A. Indikator

VI. INDIKATOR BIOLOGIK KUALITAS AIR
A. Indikator Biologik
Indikator biologik adalah kelompok atau komunitas organisme yang dekat
kekerabatannya dan keberadaan atau tingkah-lakunya kemungkinan berkorelasi
sangat erat dengan kondisi lingkungan tertentu yang dapat digunakaan sebagai
petunjuk atau uji kuantitatif (Ellenberg 1975 dalam Ellenberg 1991). Pengertian
indikator biologik lainnya adalah seperti yang dinyatakan oleh Stocker dalam Ellenberg
(1991) yaitu obyek biologik, ruang dan ekosistem yang memberikan indikasi biologik.
Indikator biologik yang ideal yaitu telah teridentifikasi, pengambilan contohnya mudah
dilakukan secara kuantitatif, terdistribusi secara kosmopolitan, data autekologiknya
melimpah, bernilai ekonomik atau pengganggu, mudah mengakumulasi pencemar,
mullah dibudidayakan secara laboratorik serta variabilitas genetik dan relungnya
rendah (Ellenberg 1991). Berbagai tanggapan tekanan (stress) dapat diukur dalam
sistem biologik yang terpapar berbagai jenis dan tingkat pencemar. Indikator biologik
dapat berkisar antara tanggapan biomolekuler atau biokimia hingga tanggapan tingkat
populasi dan komunitas.
Dalam air sungai yang sehat alami terdapat siklus biodinamik yang menghasilkan
suatu keseimbangan hidup tumbuhan dan hewan. Adanya pengotoran dan
pencemaran lingkungan dapat mengubah siklus tersebut, tetapi karena karakteristik
fisik, kimia, dan lingkungan sungai sangat bervariasi, maka pengukuran atau pengujian
yang dilakukan tidak dapat memperkirakan secara akurat pengaruh pencemar yang
masuk ke dalam sungai.
Berdasarkan hasil-hasil penelitian yang ada, Patrick (1950) dalam Nemerow
(1985) merekomendasikan tujuh kelompok taksonomik organisme yang dapat
digunakan sebagai tolok ukur biologik kondisi sungai, yaitu: (1) alga biru hijau,
beberapa alga hijau, beberapa rotifera; (2) oligochaeta, lintah, siput; (3) protozoa; (4)
diatom, alga merah dan sebagian besar alga hijau; (5) semua jenis rotifera kecuali
yang termasuk dalam nomor (1) ditambah kerang, cacing,
Universitas Gadjah Mada
dan beberapa siput; (6) semua jenis insekta dan crustacea; dan (7) semua jenis ikan.
Menurut Wilhm (1975) dalam Tandjung (1997) terdapat lima kelompok utama indikator
biologik
ekosistem
perairan
yaitu:
(1)
alga,
(2)
bakteri,
(3)
protozoa,
(4)
makroinvertebrata dan (5) ikan.
Walaupun kelima kelompok organisme tersebut dapat digunakan sebagai
indikator biologik perairan, tetapi indikator biologik sebaiknya dipilih dari kelompok
organisme yang jumlahnya cukup melimpah dalam ekosistem, dan dapat menunjukkan
reaksi spesifik terhadap lingkungan. Berdasarkan pertimbangan tersebut, Ellenberg
(1991) membedakan indikator biologik ekosistem sungai menjadi dua kelompok yaitu:
1.
Indikator yang sangat baik, terdiri atas tumbuhan yang hidup dalam air, perifiton,
jamur dan bakteri.
2.
Indikator yang baik, terdiri atas alga hijau (Chlorophyceae), fitoplankton dan
zoobenthos.
Menurut Tandjung (1997) alga merupakan indikator pencemaran air yang baik karena:
(1) berbagai jenis alga mampu tumbuh pada habitat yang tercemar; (2) mudah diambil
sebagai sampel; dan (3) mudah diidentifikasi.
B. Penggunaan Organisme Air sebagai Indikator Biologik
B.1. Plankton sebagai indikator biologik
Plankton terdiri dari seluruh organisme perairan yang bergerak pasif atau yang
daya geraknya tidak cukup untuk memungkinkan organisme tersebut bergerak
melawan gerakan arus massa air (Barnes dan Mann 1982). Plankton terdiri dari
tumbuhan, hewan, jamur dan bakteri yang berukuran kecil.
Berdasarkan fungsinya dalam ekosistem plankton dapat dibedakan menjadi tiga,
yaitu: fitoplankton (produsen), zooplankton (konsumen) dan saproplankton (pengurai)
(Ismail dan Mohamad 1992). Palmer (1959) dalam Shubert (1984) menyatakan bahwa
komunitas alga dapat digunakan sebagai indikator air bersih atau tercemar. Palmer
(1969) mempublikasikan bahwa suatu nilai gabungan organisme seperti Euglena,
Oscillatoria, Chlamydomonas, Scenedesmus, Chlorella, Stigeoclonium, Nitzschia dan
Navicula merupakan kelompok organisme
Universitas Gadjah Mada
yang dapat digunakan untuk menunjukkan bahwa suatu perairan telah tercemar.
Kelompok organisme lain seperti Lemanea, Stigeoclonium dan jenis-jenis tertentu
Micrasterias, Staurastrum, Pinnularia, Meridion dan Surirella dapat menunjukkan
bahwa suatu sampel berasal dari badan air yang bersih. Guna menilai kualitas air
sungai berdasarkan komunitas plankton antara lain dapat digunakan rumus Indeks
Diversitas (Simpson 1949 atau Shannon-Wiener 1949), Indeks Saprobik (Dresscher
dan Mark 1976) atau Indeks Pencemaran Biologik.
Indeks Diversitas (Simpson 1949 dalam Odum 1996):
 = E (pi)2
 = indeks diversitas
pi = cacah individu suatu species dibagi cacah total individu seluruh
species
Tabel 6.1. Kualitas Linakunaan Perairan Berdasarkan Indeks Diversitas Plankton
Kriteria
Tolokukur
Indeks
Diversitas
(Simpson
1949)
Sangat
Baik
Sangat
Jelek
Jelek
Sedang
Baik
≤ 0,07
0,08-0,15
0,16-0,23
0,24-0,31
 0,32
(Sumber: Fandeli 1992)
Indeks Diversitas (Shannon-Wiener 1949 dalam Odum 1996):
H = -  pi 2log pi
H = indeks diversitas
pi = cacah individu suatu species dibagi total individu seluruh species
Universitas Gadjah Mada
Tabel 6.2. Klasifikasi Derajad Pencemaran Perairan Berdasarkan Indeks Diversitas
Plankton
Tolokukur
Indeks Diversitas
(Shanon-Wiener
1949)
Belum
Tercemar
> 2,0
Derajat Pencemaran
Tercemar
Tercemar
Ringan
Sedang
1,6-2,0
Tercemar
Berat
<1,0
1,0-1,5
(Sumber: Lee et al. 1978)
Berdasarkan pengalaman empirik dalam berbagai Studi AMDAL dan penelitian
lingkungan perairan yang pernah dilakukan di berbagai lokasi dengan berbagai
kondisi perairan, Probosunu (1999) membuat kriteria kualitas lingkungan perairan
berdasarkan indeks diversitas plankton Shanon-Wiener seperti terlihat pada Tabel 6.3.
Tabel 6.3. Kualitas Lingkungan Perairan Berdasarkan Indeks Diversitas Plankton
Kriteria
Tolokukur
Indeks
Diversitas
(ShanonWiener 1949)
Sangat
Jelek
Jelek
Sedang
Baik
Sangat
Baik
≤ 0,80
0,81-1,60
1,61-2,40
2,41-3,20
 3,21
Indeks Saprobik (Dresscher dan Mark 1976):
 + 3.0 - α - 3P
IS =
P+α++O
IS = indeks saprobik
P = cacah species organisme polisaprobik
α = cacah species organisme α - mesosaprobik
 = cacah species organisme  - mesosaprobik
O = cacah species organisme oligosaprobik
Universitas Gadjah Mada
Tabel 6.4. Klasifikasi Derajad Pencemaran Perairan berdasarkan Indeks Saprobik
Indeks Saprobik
Tingkat Saprobik
Derajad Pencemaran
3,5-4,0
2,5-3,5
1,5-2,5
0,5-1,5
polisaprobik
α - mesosaprobik
 - mesosaprobik
oligosaprobik
Pencemaran Sangat Berat
Pencemaran Berat
Pencemaran Sedang
Belum tercemar
(Sumber: Mason 1981)
Indeks Pencemaran Biologik (IPB):
Indeks pencemaran biologik (biological indices of pollution) dihitung dengan
rumus berikut:
B
IPB =
X 100
A+B
B = mikroorganisme berklorofil
A = mikroorganisme tanpa klorofil
Tabel 6.5. Kualitas Air Berdasarkan Nilai Indeks Pencemaran Biologik
Nilai IPB
Kualitas Air
0-8
9-20
21-60
61-100
Bersih, jernih
Tercemar ringan
Tercemar sedang
Tercemar berat
(Sumber: Tandjung 1997)
B.2. Bentos sebagai indikator biologik
Bentos meliputi organisme, khususnya hewan yang hidup atau aktif di dasar
perairan. Organisme yang bersifat bentonik dapat berupa cacing Oligochaeta,
Nematoda, dan Turbellaria, Mollusca (Gastropoda dan Bivalvia), Crustacea, dan larva
Insecta. Hellawell (1978) dalam James dan Evison (1979) menyarankan penggunaan
makroinvertebrata atau makrozoobentos air sebagai indikator biologik kualitas air.
Guna menilai kualitas air sungai berdasarkan
Universitas Gadjah Mada
komunitas bentos, khususnya makrozoobentos, antara lain dapat digunakan rumus
Indeks Diversitas (Simpson 1949 atau Shannon-Wiener 1949), Indeks
Saprobik (Dresscher dan Mark 1976), Nilai Indeks Biotik (Orton et al. atau
Indeks Biotik Famili (Hilsenhoff 1988):
Nilai Indeks Biotik (Orton et al, ....):
Nilai Indeks Biotik diperoleh dengan cara:
1.
Cacahkan hewan yang ditemukan dengan tabel angka indeks (tinggalkan yang
tidak ada angkanya) (lihat Tabel 6.6).
2.
Cari angka total per sampel.
3.
Hitung nilai rata-rata dengan membagi nilai total dengan jumlah jenis hewan yang
digunakan (yang ada angkanya).
Nilai Indeks Biotik berkisar antara 0 (tidak ada kehidupan) dan 10 (sungai sangat
bersih); makin tinggi indeks, makin rendah tingkat pencemaran air.
Tabel 6.6. Nilai Indeks Biotik
No. Nama Hewan
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Nilai No. Nama Hewan
Belatung ekor tikus
3
Cacing biasa
1
Cacing pipih
4
Kerang kacang
3
Kijing
6
Larva lamuk sejati
2
Larva lalat Alder
4
Larva lalat hitam
5
Larva pita-pita berumah 7
Larva pita-pita tak berumah 5
Limpet air tawar
8
Lintah
3
Kutu babi air
3
Kalajengking air
5
Kepik perenang punggung 5
Nilai
16. Kumbang air
17. Larva lalat jangkung
18. Nimfa lalat sehari penggali
19. Nimfa lalat sehari pipih
20. Nimfa lalat sehari perenang
21. Nimfa capung
22. Peluncur air
23. Nimfa sibar-sibar lain
24. Nimfa lalat batu
25. Siput
26. Tungau air
27. Uir-uir kecil
28. Udang air tawar
29. Udang karang air tawar
5
5
10
10
6
8
5
6
10
3
4
5
6
10
(Sumber: Orton et al. ....)
Universitas Gadjah Mada
Indeks Biotik Famili (Hilsenhoff 1988 dalam Hauer dan Lamberti 1996):
A
Ordo/famili
B
Cacah Individu
C
Angka Biotik
D
Total
.1
...................
....................
...............
.............
.2
...................
....................
...............
.............
.3
...................
....................
...............
.............
.4
...................
....................
...............
.............
.5
...................
....................
...............
.............
Indeks Biotik Famili = total kolom D dibagi dengan total kolom B = .............
Nilai Indeks Biotik Famili diperoleh dengan cars sebagai berikut:
Indeks Biotik Famili = 1/N  ni ti
ni : cacah individu tiap family
ti : nilai toleransi famili
N : total individu dalam sampel
Universitas Gadjah Mada
Tabel 6.7. Nilai Toleransi Famili Makrozoobentos atau Makroinvertebrata
(Hilsenhoff 1988, * Lenat 1993, dan ** Bode 1988)
Plecoptera
Capniidae
Chloroperlidae
Leutridae
Nemouridae
Perlidae
Perlodidae
Pteronarcyidae
Taeniopterygidae
Ephemeroptera
Baetidae
Baetiscidae
Caenidae
Ephemerellidae
Ephemeridae
Heptageni idae
Leptophlebiidae
Metretopodidae
Oligoneuridae
Polymitarcyidae
Potomanthidae
Siphlonuridae
Trichorythidae
Odonata Aeshnidae
Calopterygidae
Coenagrionidae
Cordulegastridae
Corduliidae
Gomphidae
Lestidae
Libellulidae
Macromi idae
Trichoptera
Brachycentridae
1
1
0
2
1
2
0
2
Cal amocerati
dae *
Glossosomatidae
Helicopsychidae
Hydropsychidae
Hydroptilidae
Lepidostomatidae
Leptoceridae
Limnephilidae
Molannidae
Odontoceridae
Philpotamidae
Phryganeidae
Polycentropodida
e Psychomyiidae
Rhyacophilidae
Sericostomatidae
Uenoidae
4
3
7
1
4
4
2
2
2
2
4
Megaloptera
Corydalid
ae
Sialidae
7
4
Lepidoptera
Pyralidae
3
5
9
3
5
1
9
9
3
1
Coleoptera
Dryopidae Elm i
dae Psephenidae
Diptera
Anthericidae
Blepharoceridae
Ceratopogonidae
Chironomidae
merah-darah
Chironomidae
lainnya
3
0
3
4
4
1
4
4
6
0
3
4
6
2
0
3
3
0
4
5
5
4
4
2
0
6
Dolochopodidae
Empididae
Ephydridae
Psychodidae
Simuliidae
Muscidae
Syrphidae
Tabanidae
Tipulidae
Amphipoda **
Gammaridae
Talitridae
4
6
6
1
0
6
6
1
0
6
3
4
8
Isopoda **
Asellidae
8
Acariformes **
Decapoda **
4
6
Mollusca **
Lymnaeidae
6
Physidae
Sphaeridae
8
8
Oligochaeta **
8
Hirudinea **
BdelIidae
Turbellaria **
Platyhelminthidae
10
4
8
6
(Sumber: Hauer dan Lamberti 1996)
Universitas Gadjah Mada
Tabel 6.8. Kualitas Air Berdasarkan Nilai Indeks Biotik Famili
Kualitas air
Istimewa
Sangat Baik
Baik
Sedang
Agak Jelek
Jelek
Sangat Jelek
Indeks Biotik Famili
0,00 - 3,75
3,76 - 4,25
4,26 - 5,00
5,01 - 5,75
5,76- 6,50
6,51 - 7,25
7,26 - 10,00
(Sumber: Hauer dan Lamberti 1996)
Perbandingan Nematoda dan Copepoda :
Perbandingan Nematoda (makrozoobentos) dan Copepoda (zooplankton)
diperoleh dengan cars membagi populasi Nematoda (individu/liter) dengan populasi
Copepoda (individu/liter). Penilaian kualitas air berdasarkan perbandingan Nematoda
dan Copepoda dapat dilihat pada Tabel 6.9.
Tabel 6.9. Kualitas Air Berdasarkan Perbandingan Nematoda dan
Copepoda
Perbandingan Nematoda
dan Copepoda
1000
100
10
1
Kualitas Air
Tercemar sangat berat
Tercemar berat
Tercemar ringan
Kondisi ini umumnya
hanya terdapat di taut
(Sumber: Hadisusanto 1998)
B.3. Nekton (ikan) sebagai indikator biologik
Beberapa puluh tahun terakhir populasi ikan alami diakui sebagai indikator
kualitas air. Restorasi Sungai Thames di Inggris ditandai dengan kembali atau pulihnya
populasi ikan secara dramatik selama beberapa tahun, dan banyak catatan
menyebutkan ikan salmon kembali terlihat di sungai tersebut. Restorasi populasi ikan
oleh pemerintah setempat digunakan untuk menunjukkan kepada
Universitas Gadjah Mada
masyarakat bahwa hal tersebut merupakan indikasi telah terjadi perbaikan atau
peningkatan kualitas air sungai (James dan Evison 1979).
Salah satu keuntungan menggunakan ikan sebagai indikator biologik kondisi
lingkungan perairan yaitu informasi tentang pengaruh lingkungan terhadap ikan sudah
cukup banyak terpublikasi. Disamping dapat menggunakan tolok ukur populasi ikan,
penilaian kualitas perairan sungai juga dapat dilakukan dengan menggunakan status
nutrisi ikan (NVC = Nutrition Value Coefficient) yang diperoleh dengan rumus sebagai
berikut Lucky (1977):
berat (g) x 100
Status nutrisi (NVC) =
{ panjang (cm) }3
Batas status nutrisi yaitu 1,7; jika status nutrisi  1,7, berarti perairan tempat
hidup ikan yang diukur masih baik atau dapat juga dikatakan air tersebut belum
tercemar. Penilaian kualitas air berdasarkan status nutrisi ikan selengkapnya dapat
dilihat pada Tabel 6.10.
Catatan: batas status nutrisi (= 1,7) hanya berlaku bagi ikan yang berbentuk bulat-pipih
seperti karper (Cyprinus sp.) dan tawes (Puntius sp.) serta tidak berlaku bagi ikan yang
berbentuk lain seperti lele (Clarias sp.), belut (Monopterus sp.) dan ikan pari (Dasyatis
sp.).
Tabel 6.10. Kualitas Air Berdasarkan Status Nutrisi Ikan
Status Nutrisi
> 1,70
1,30-1,69
0,90-1,29
0,50-0,89
< 0,49
Kualitas Air
Bersih
Kurang bersih, terkontaminasi
Sedang
Tercemar
Tercemar Berat
(Sumber: Tandjung, 1997)
Universitas Gadjah Mada
B.4. Makrofita air sebagai indikator biologik
Tumbuhan atau flora makroskopik atau makrofita air secara umum dapat
dibedakan menjadi:
(1) Tumbuhan air yang berakar di dasar tetapi sebagian besar batang dan daunnya
berada di luar atau di atas permukaan air, contoh: gelagah (Pharagmites karka),
genjer (Limnocharis flava) dan mendong (Scirpus littoralis).
(2) Tumbuhan air yang akarnya di dasar dan hanya daunnya saja yang berada di
permukaan air, contoh: teratai (Nymphaea sp.).
(3) Tumbuhan air yang terapung di permukaan dan akarnya yang menjuntai ke bawah,
contoh: eceng gondok (Eichhornia crassipes), kiambang (Salvinia natans), mata
lele (Azolla pinata) dan kayu apu (Pistia stratiotes).
(4) Tumbuhan air yang seluruh bagian tubuhnya terendam air, contoh: ganggang
(Hydrilla verticillata).
Disamping berfungsi sebagai sumber makanan berbagai organisme air, makrofita
air juga menjadi substrat penting guna pelekatan alga epifit serta berbagai jenis hewan.
Bagi beberapa jenis hewan, makrofita air juga menyediakan tempat bergantung,
bersembunyi dan istirahat. Makrofita air juga berfungsi sebagai penahan arus serta
penangkap sedimen sehingga dapat menstabilkan sedimen dasar dan memperbaiki
kejernihan air. Makrofita air mempunyai kemampuan menyerap nutrien anorganik dan
bahan pencemar beracun yang terdapat dalam air. Kualitas air sungai dapat dinilai
berdasarkan komunitas makrofita air antara lain dengan menggunakan rumus Indeks
Diversitas (Simpson 1949) atau Potensi Pemanfaatannya (lihat Tabel 6.11).
Tabel 6.11. Kualitas Lingkungan Perairan Berdasarkan Indeks Diversitas dan
Potensi Pemanfaatan Makrofita Air
Kriteria
Tolokukur
Indeks Diversitas
(Simpson 1949)
Potensi
Pemanfaatan
Sangat
Jelek
Jelek
Sedang
Baik
Sangat
Baik
≤ 0,17
0,18-0,35
0,36-0,53
0,54-0,71
 0,72
Kecil
sekali
Kecil
Cukup
Besar
Besar
sekali
(Sumber: Fandeli 1992)
Universitas Gadjah Mada
B.5. Bakteri coil sebagai indikator biologik
Kehadiran bakteri coil daiam sampel air identik dengan adanya bakteri patogen.
Secara umum kelompok bakteri coil ada dua macam:
1.
Bakteri coil tinja atau fekal, contoh: Escherrichia
2.
Bakteri coil nonfekal, contoh: Aerobacterdan Klebsiella
Kehadiran bakteri coil dalam sampel air menunjukkan adanya pencemaran yang
berasal dari kotoran manusia atau hewan, dan kemungkinan adanya mikroorganisme
patogen seperti bakteri angggota Genera Shigella, Salmonella, atau Vibrio, serta
entero-, rota, dan reovirus, yang dapat menyebabkan berbagai penyakit pada manusia
mulai dari diare, tifus, kolera, penyakit pernafasan, meningitis, dan polio (Pepper dkk.
1996). Kualitas sanitasi air dan kegunaannya sebagai sumber air minum serta untuk
aktivitas rekreasi, seperti berenang, berperahu, dan memancing ikan dapat dievaluasi
berdasarkan kandungan bakteri coliform tinja (Mau dan Pope 1999). Kriteria penilaian
kualitas air berdasarkan jumlah bakteri coil per 100 ml dapat dilihat pada Tabel 6.12.
Tabel 6.12. Kualitas Air Berdasarkan Jumlah Bakteri Coli per 100 ml
Jumlah Bakteri Coli per 100 ml
< 1 (=0)
1-2
3-10
 10
Kualitas Air
Sangat memuaskan
Memuaskan
Diragukan
Jelek
(Sumber: Tandjung, 1997)
Universitas Gadjah Mada