Oksigen merupakan gas yang
penting dalam perairan dan berperan dalam proses biologi seperti metabolism dan
dekomposisi. Sumber oksigen dapat berasal dari udara melalui proses turbulensi
dan hasil fotosintesis organism air (fitoplankton).
Perbedaan oksigen terlarut
dengan metode titrasi dikembangkan oleh winkler (1988) dan sampai saat ini
telah banyak mengalami modifikasi. Oksigen dalam air diikat dengan MnCl2
dalam media yang bersifat basa karena NaOH membentuk mangano sperti reaksi :
Mn2+ + 2OH- Mn(OH)2
2Mn(OH)2 + O2 2MnO(OH)2
MnO(OH)2 + 4H+
+ 2I- Mn2+ + I2 + 3H2O
I2 + 2S2O-3 S4O-6
+ 2I-
Oksigen terlarut (dissolved oxygen, disingkat DO) atau sering juga disebut
dengan kebutuhan oksigen (Oxygen demand) merupakan salah satu
parameter penting dalam analisis kualitas air. Nilai DO yang biasanya diukur
dalam bentuk konsentrasi ini menunjukan jumlah oksigen (O2) yang
tersedia dalam suatu badan air. Semakin besar nilai DO pada air,
mengindikasikan air tersebut memiliki kualitas yang bagus. Sebaliknya jika
nilai DO rendah, dapat diketahui bahwa air tersebut telah tercemar. Pengukuran
DO juga bertujuan melihat sejauh mana badan air mampu menampung biota air
seperti ikan dan mikroorganisme. Selain itu kemampuan air untuk
membersihkan pencemaran juga ditentukan oleh banyaknya oksigen dalam air. Oleh
sebab pengukuran parameter ini sangat dianjurkan disamping paramter lain
seperti kob dan kod.
Di
dalam air, oksigen memainkan peranan dalam menguraikan komponen-komponen kimia
menjadi komponen yang lebih sederhana. Oksigen memiliki kemampuan untuk
beroksida dengan zat pencemar seperti komponen organik sehingga zat pencemar
tersebut tidak membahayakan. Oksigen juga diperlukan oleh mikroorganisme, baik
yang bersifat aerob serta anaerob, dalam proses metabolisme. Dengan adanya
oksigen dalam air, mikroorganisme semakin giat dalam menguraikan kandungan
dalam air.
(Anonim, http://id.wikipedia.org/wiki/Oksigen_terlarut)
Oksigen dibutuhkan oleh semua jasad hidup untuk
pernapasan, proses metabolisme atau pertukaran zat yang kemudian menghasilkan
energi untuk pertumbuhan dan pembiakan. Disamping itu, oksigen juga dibutuhkan
untuk oksidasi bahan-bahan organik dan anorganik dalam proses aerobik. Sumber
utama oksigen dalam suatu perairan berasal sari suatu proses difusi dari udara
bebas dan hasil fotosintesis organisme yang hidup dalam perairan tersebut.
Kecepatan difusi oksigen dari udara, tergantung sari beberapa faktor, seperti
kekeruhan air, suhu, salinitas, pergerakan massa air dan udara seperti arus,
gelombang dan pasang surut. ODUM (1971) menyatakan bahwa kadar oksigen dalam
air laut akan bertambah dengan semakin rendahnya suhu dan berkurang dengan
semakin tingginya salinitas. Pada lapisan permukaan, kadar oksigen akan lebih
tinggi, karena adanya proses difusi antara air dengan udara bebas serta adanya
proses fotosintesis. Dengan bertambahnya kedalaman akan terjadi penurunan kadar
oksigen terlarut, karena proses fotosintesis semakin berkurang dan kadar
oksigen yang ada banyak digunakan untuk pernapasan dan oksidasi bahan-bahan
organik dan anorganik Keperluan organisme terhadap oksigen relatif bervariasi
tergantung pada jenis, stadium dan aktifitasnya. Kebutuhan oksigen untuk ikan
dalam keadaan diam relatif lebih sedikit apabila dibandingkan dengan ikan pada saat
bergerak atau memijah. Jenis-jenis ikan tertentu yang dapat menggunakan oksigen
dari udara bebas, memiliki daya tahan yang lebih terhadap perairan yang
kekurangan oksigen terlarut.
Kandungan oksigen terlarut (DO) minimum adalah 2
ppm dalam keadaan nornal dan tidak tercemar oleh senyawa beracun (toksik).
Kandungan oksigen terlarut minimum ini sudah cukup mendukung kehidupan
organisme. Idealnya, kandungan oksigen terlarut tidak boleh kurang dari
1,7 ppm selama waktu 8 jam dengan sedikitnya pada tingkat kejenuhan sebesar 70
%. KLH menetapkan bahwa kandungan oksigen terlarut adalah 5 ppm untuk
kepentingan wisata bahari dan biota laut. Oksigen memegang peranan penting
sebagai indikator kualitas perairan, karena oksigen terlarut berperan dalam
proses oksidasi dan reduksi bahan organik dan anorganik. Selain itu, oksigen
juga menentukan khan biologis yang dilakukan oleh organisme aerobik atau
anaerobik. Dalam kondisi aerobik, peranan oksigen adalah untuk mengoksidasi
bahan organik dan anorganik dengan hasil akhirnya adalah nutrien yang pada
akhirnya dapat memberikan kesuburan perairan.
Dalam kondisi anaerobik, oksigen yang dihasilkan
akan lebih sederhana dalam bentuk nutrien dan gas. Karena proses oksidasi
dan reduksi inilah maka peranan oksigen terlarut sangat penting untuk membantu
mengurangi beban pencemaran pada perairan secara alami maupun secara perlakuan
aerobik yang ditujukan untuk memurnikan air buangan industri dan rumah
tangga. Sebagaimana diketahui bahwa oksigen berperan sebagai pengoksidasi dan
pereduksi bahan kimia beracun menjadi senyawa lain yang lebih sederhana dan
tidak beracun. Disamping itu, oksigen juga sangat dibutuhkan oleh
mikroorganisme untuk pernapasan. Organisme tertentu, seperti mikroorganisme,
sangat berperan dalam menguraikan senyawa kimia beracun rnenjadi senyawa lain
yang Iebih sederhana dan tidak beracun. Karena peranannya yang penting ini, air
buangan industri dan limbah sebelum dibuang ke lingkungan umum terlebih dahulu
diperkaya kadar oksigennya.
Oksigen terlarut dapat dianalisis atau ditentukan dengan 2 macam cara,
yaitu :
1. Metoda titrasi dengan cara WINKLER
Metoda titrasi dengan cara WINKLER secara umum banyak
digunakan untuk menentukan kadar oksigen terlarut. Prinsipnya dengan
menggunakan titrasi iodometri. Sampel yang akan dianalisis terlebih dahulu
ditambahkan larutan MnCl2 den Na0H – KI, sehingga akan terjadi endapan Mn02.
Dengan menambahkan H2SO4 atan HCl maka endapan yang terjadi akan larut kembali
dan juga akan membebaskan molekul iodium (I2) yang ekivalen dengan oksigen
terlarut. Iodium yang dibebaskan ini selanjutnya dititrasi dengan larutan
standar natrium tiosulfat (Na2S203) dan menggunakan indikator larutan amilum
(kanji).
2. Metoda elektrokimia
Cara penentuan oksigen terlarut dengan metoda
elektrokimia adalah cara langsung untuk menentukan oksigen terlarut dengan alat
DO meter. Prinsip kerjanya adalah menggunakan probe oksigen yang terdiri dari
katoda dan anoda yang direndam dalarn larutan elektrolit. Pada alat DO meter,
probe ini biasanya menggunakan katoda perak (Ag) dan anoda timbal (Pb). Secara
keseluruhan, elektroda ini dilapisi dengan membran plastik yang bersifat semi
permeable terhadap oksigen.
Aliran reaksi yang terjadi tersebut tergantung dari
aliran oksigen pada katoda. Difusi oksigen dari sampel ke elektroda berbanding
lurus terhadap konsentrasi oksigen terlarut. Penentuan oksigen terlarut (DO)
dengan cara titrasi berdasarkan metoda WINKLER lebih analitis apabila
dibandingkan dengan cara alat DO meter. Hal yang perlu diperhatikan dalam
titrasi iodometri ialah penentuan titik akhir titrasinya, standarisasi larutan
tiosulfat dan pembuatan larutan standar kaliumbikromat yang tepat. Dengan
mengikuti prosedur penimbangan kaliumbikromat dan standarisasi tiosulfat secara
analitis, akan diperoleh hasil penentuan oksigen terlarut yang lebih akurat.
Sedangkan penentuan oksigen terlarut dengan cara DO meter, harus diperhatikan
suhu dan salinitas sampel yang akan diperiksa. Peranan suhu dan salinitas ini
sangat vital terhadap akurasi penentuan oksigen terlarut dengan cara DO meter.
Disamping itu, sebagaimana lazimnya alat yang digital,
peranan kalibrasi alat sangat menentukan akurasinya hasil penentuan.
Berdasarkan pengalaman di lapangan, penentuan oksigen terlarut dengan cara
titrasi lebih dianjurkan untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat. Alat DO
meter masih dianjurkan jika sifat penentuannya hanya bersifat kisaran.
KEBUTUHAN
OKSIGEN BIOLOGI (BOD)
Kebutuhan oksigen biologi (BOD) didefinisikan sebagai
banyaknya oksigen yang diperlukan oleh organisme pada saat pemecahan bahan
organik, pada kondisi aerobik. Pemecahan bahan organik diartikan bahwa bahan
organik ini digunakan oleh organisme sebagai bahan makanan dan energinya
diperoleh dari proses oksidasi. Parameter BOD, secara umum banyak dipakai untuk
menentukan tingkat pencemaran air buangan. Penentuan BOD sangat penting untuk
menelusuri aliran pencemaran dari tingkat hulu ke muara.
Sesungguhnya penentuan BOD merupakan suatu
prosedur bioassay yang menyangkut pengukuran banyaknya oksigen
yang digunakan oleh organisme selama organisme tersebut menguraikan bahan
organik yang ada dalam suatu perairan, pada kondisi yang harnpir sama dengan
kondisi yang ada di alam. Selama pemeriksaan BOD, contoh yang diperiksa harus
bebas dari udara luar untuk rnencegah kontaminasi dari oksigen yang ada di
udara bebas. Konsentrasi air buangan/sampel tersebut juga harus berada pada
suatu tingkat pencemaran tertentu, hal ini untuk menjaga supaya oksigen
terlarut selalu ada selama pemeriksaan. Hal ini penting diperhatikan mengingat
kelarutan oksigen dalam air terbatas dan hanya berkisar ± 9 ppm pads suhu 20°C.
Penguraian bahan organik secara biologis di alam, melibatkan
bermacam-macam organisme dan menyangkut reaksi oksidasi dengan hasil akhir
karbon dioksida (CO2) dan air (H2O). Pemeriksaan BOD tersebut dianggap sebagai
suatu prosedur oksidasi dimana organisme hidup bertindak sebagai medium untuk
menguraikan bahan organik menjadi CO2 dan H2O. Reaksi oksidasi selama
pemeriksaan BOD merupakan hasil dari aktifitas biologis dengan kecepatan reaksi
yang berlangsung sangat dipengaruhi oleh jumlah populasi dan suhu. Karenanya
selama pemeriksaan BOD, suhu harus diusahakan konstan pada 20°C yang merupakan
suhu yang umum di alam. Secara teoritis, waktu yang diperlukan untuk proses
oksidasi yang sempurna sehingga bahan organik terurai menjadi CO2 dan H2O
adalah tidak terbatas. Dalam prakteknya dilaboratoriurn, biasanya berlangsung
selama 5 hari dengan anggapan bahwa selama waktu itu persentase reaksi cukup
besar dari total BOD. Nilai BOD5 hari merupakan bagian dari total BOD dan nilai
BOD 5 hari merupakan 70 – 80% dari nilai BOD total. Penentuan waktu inkubasi
adalah 5 hari, dapat mengurangi kemungkinan hasil oksidasi ammonia (NH3) yang
cukup tinggi. Sebagaimana diketahui bahwa, ammonia sebagai hasil sampingan ini
dapat dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat, sehingga dapat mempengaruhi hasil penentuan
BOD.
Oksidasi nitrogen
anorganik ini memerlukan oksigen terlarut, sehingga perlu diperhitungkan.
Dalam praktek untuk penentuan BOD yang berdasarkan pada pemeriksaan
oksigen terlarut (DO), biasanya dilakukan secara langsung atau dengan cara pengenceran.
(Zaifbio,http://zaifbio.wordpress.com/2012/04/16/oksigen-terlarut-do-analisis-oksigen-terlarut-do-dan-kebutuhan-oksigen-biologi-bod/)
Oksigen terlarut ( DO ) adalah jumlah
oksigen terlarut dalam air yang berasal dari fotosintesa dan absorbsi atmosfer/udara.
Oksigen terlarut di suatu perairan sangat berperan dalam proses penyerapan
makanan oleh mahkluk hidup dalam air. Umtuk mengetahui kualitas air dalam suatu
perairan, dapat dilakukan dengan mengamati beberapa parameter kimia seperti
aksigen terlarut (DO). Semakin banyak jumlah DO (dissolved oxygen ) maka
kualitas air semakin baik.jika kadar oksigen terlarut yang terlalu rendah akan
menimbulkan bau yang tidak sedap akibat degradasi anaerobik yang mungkin saja
terjadi. Satuan DO dinyatakan dalam persentase saturasi. Oksigen terlarut
dibutuhkan oleh semua jasad hidup untuk pernapasan, proses metabolisme atau
pertukaran zat yang kemudian menghasilkan energi untuk pertumbuhan dan
pembiakan. Disamping itu, oksigen juga dibutuhkan untuk oksidasi bahan – bahan organik
dan anorganik dalam proses aerobik. Sumber utama oksigen dalam suatu perairan
berasal dari suatu proses difusi dari udara bebas dan hasil fotosintesis
organisme yang hidup dalam perairan tersebut (SALMIN. 2000). Kecepatan difusi
oksigen dari udara tergantung dari beberapa faktor seperti kekeruhan air, suhu,
salinitas, pergerakan massa air dan udara seperti arcs, gelombang dan pasang
surut. ODUM (1971) menyatakan bahwa kadar oksigen dalam air laut akan bertambah
dengan semakin rendahnya suhu dan berkurang dengan semakin tingginya salinitas.
Pada lapisan permukaaan, kadar oksigen akan lebih tinggi, karena adanya proses
difusi antar air dengan udara bebas serta adanya proses fotosintesis. Dengan
bertambahnya kedalaman akan terjadi penurunan kadar oksigen terlarut, karena
proses fotosintesis semakin berkurang dan kadar oksigen yang ada banyak
digunakan untuk pernapasan dan oksidasi bahan – bahan organik dan anorganik.
Keadaan oksigen terlarut berlawanan dengan keadaan BOD, semakin tinggi BOD semakin
rendah oksigen terlarut. Keperluan organisme terhadap oksigen relatif
bervariasi tergantung pada lems, stadium dan aktifitasnya. Kebutuhan oksigen
untuk ikan dalam keadaan diam relatif lebih sedikit dibandingkan
dengan ikan pada saat bergerak. Kandungan oksigen terlarut (DO) minimum adalah
2 ppm dalam keadaan normal dan tidak tercemar oleh senyawa beracun. Idealnya,
kandungan oksigen terlarut dan tidak boleh kurang dari 1,7 ppm selama waktu 8
jam dengan sedikitnya pada tingkat kejenuhan sebesar 70 % (HUET, 1970). KLH
menetapkan bahwa kandungan oksigen terlarut adalah 5 ppm untuk kepentingan
wisata bahari dan biota laut ( ANONIMOUS,2004). Oksigen memegang
peranan penting sebagai indikator kualitas perairan, karena oksigen terlarut
berperan dalam proses oksidasi dan reduksi bahan organik dan anorganik. Selain
itu, oksigen juga menentukan biologik yang dilakukan oleh organisme aerobik dan
anaerobik. Dalam kondisi aerobik, peranan oksigen adalah untuk mengoksidasi
bahan organik dan anorganik dengan hasil akhirnya adalah nutrien yang ada pada
akhirnya dapat memberikan kesuburan perairan. Dalam kondisi anaerobik oksigen
yang dihasilkan akan mereduksi senyawa – senyawa kimia menjadi lebih sederhana
dalam bentuk nutrien dan gas. Karena proses oksidasi dan reduksi inilah maka
peranan oksigen terlarut sangat penting untuk membantu mengurangi beban
pencemaran pada perairan secara alami maupun secara perlakuan aerobik yang
ditujukan untuk memurnikan air buangan industri dan rumah tangga.
Analisis oksigen terlarut dapat ditentukan dengan 2 macam cara, yaitu :
a. Metoda titrasi dengan cara WINKLER
Prinsipnya dengan menggunakan titrasi
iodometri. Sampel yang
akan dianalisis terlebih dahulu ditambahkan larutan MnCl2 den
Na0H - KI, sehingga akan terjadi endapan Mn02. Dengan menambahkan H2SO4 atan
HCl maka endapan yang terjadi akan
larut kembali dan juga akan membebaskan molekul iodium (I2) yang ekivalen dengan oksigen terlarut. Iodium yang dibebaskan ini selanjutnya dititrasi dengan larutan standar natrium
tiosulfat (Na2S203) dan menggunakan indikator
larutan amilum (kanji). Reaksi kimia yang
terjadi dapat dirumuskan :
MnCI2 + NaOH ==> Mn(OH)2 +
2 NaCI
2 Mn(OH)2 + O2 ==> 2 MnO2 +
2 H20
MnO2 + 2 KI + 2 H2O ==> Mn(OH)2 + I2 +
2 KOH
I2 + 2 Na2S2O3 ==> Na2S4O6 +
2 NaI
b. Metoda elektrokimia
Cara
penentuan oksigen terlarut dengan metoda elektrokimia adalah
cara langsung untuk menentukan oksigen
terlarut dengan alat DO meter. Prinsip kerjanya adalah menggunakan probe
oksigen yang terdiri dari katoda dan anoda yang direndam dalam larutan
elektrolit. Pada alat DO meter, probe ini biasanyamenggunakan katoda perak
(Ag) dan anoda timbal (Pb). Secara keseluruhan,
elektroda ini dilapisi dengan membran plastik yang bersifat semi permeable
terhadap oksigen. Reaksi kimia yang
akan terjadi adalah
Katoda : O2 + 2 H2O + 4e ==> 4 HO-
Anoda : Pb + 2 HO- ==> PbO + H20 +
2e
Metode Winkler
Prinsipnya dengan menggunakan titrasi
iodometri. Sampel yang
akan dianalisis terlebih dahulu ditambahkan larutan MnCl2 den
Na0H - KI, sehingga akan terjadi endapan Mn02. Dengan menambahkan H2SO4 atan
HCl maka endapan yang terjadi akan
larut kembali dan juga akan membebaskan molekul iodium (I2) yang ekivalen dengan oksigen terlarut. Iodium yang dibebaskan ini selanjutnya dititrasi dengan larutan standar natrium
tiosulfat (Na2S203) dan menggunakan indikator
larutan amilum (kanji). Reaksi kimia yang
terjadi dapat dirumuskan :
MnCI2 + NaOH ==> Mn(OH)2 +
2 NaCI
Mn(OH)2 + O2 ==> 2 MnO2 +
2 H20
MnO2 + 2 KI + 2 H2O ==> Mn(OH)2 + I2 +
2 KOH
\I2 +
2 Na2S2O3 ==> Na2S4O6 +
2 NaI
Kelebihan dan Kelemahan Metode Winkler
Kelebihan Metode Winkler dalam menganalisis oksigen
terlarut (DO) adalah dimana dengan cara titrasi berdasarkan metoda WINKLER
lebih analitis, teliti dan akurat apabila dibandingkan dengan cara
alat DO meter. Hal yang perlu diperhatikan dala titrasi iodometri ialah
penentuan titik akhir titrasinya, standarisasi larutan tio dan penambahan
indikator amilumnya. Dengan mengikuti prosedur yang tepat dan standarisasi tio
secara analitis, akan diperoleh hasil penentuan oksigen terlarut yang lebih
akurat. Sedangkan cara DO meter, harus diperhatikan suhu dan
salinitas sampel yang akan diperiksa. Peranan suhu dan salinitas ini sangat
vital terhadap akurasi penentuan oksigen terlarut dengan cara DO meter.
Disamping itu, sebagaimana lazimnya alat yang digital, peranan kalibrasi alat
sangat menentukan akurasinya hasil penentuan. Berdasarkan pengalaman di
lapangan, penentuan oksigen terlarut dengan cara titrasi lebih dianjurkan untuk
mendapatkan hasil yang lebih akurat. Alat DO meter masih dianjurkan
jika sifat penentuannya hanya bersifat kisaran.
Kelemahan Metode Winkler dalam menganalisis oksigen
terlarut (DO) adalah dimana dengan cara WINKLER penambahan indikator
amylum harus dilakukan pada saat mendekati titik akhir titrasi agar amilum
tidak
membungkus iod karena akan menyebabkan amilum sukar bereaksi untuk kembali
ke senyawa semula. Proses titrasi harus dilakukan sesegera mungkin, hal ini
disebabkan karena I2 mudah menguap. Dan ada yang harus diperhatikan
dari titrasi iodometri yang biasa dapat menjadi kesalahan pada titrasi
iodometri yaitu penguapan I2, oksidasi udara dan adsorpsi I2 oleh
endapan.
Penanggulangan kelebihan/kekurangan kadar oksigen
terlarut
Cara untuk menanggulangi jika kelebihan kadar oksigen terlarut adalah
dengan cara :
1. Menaikkan suhu/temperatur air, dimana jika
temperatur naik maka kadar oksigen terlarut akan menurun.
2. Menambah kedalaman air, dimana semakin dalam air
tersebut maka semakin kadar oksigen terlarut akan menurun karena proses
fotosintesis semakin berkurang dan kadar oksigen digunakan untuk pernapasan dan
oksidasi bahan – bahan organik dan anorganik.
Cara untuk menanggulangi jika kekurangan kadar oksigen terlarut adalah
dengan cara:
1.Menurunkan suhu/temperatur air, dimana jika temperatur turun maka kadar
oksigen terlarut akan naik.
2.Mengurangi kedalaman air, dimana semakin dalam air tersebut maka semakin
kadar oksigen terlarut akan naik karena proses fotosintesis semakin meningkat.
3.Mengurangi bahan – bahan organik dalam air, karena jika banyak terdapat
bahan organik dalam air maka kadar oksigen terlarutnya rendah.
4. Diusahakan agar air tersebut mengalir.
(http://teknologikimiaindustri.blogspot.com/2011/02/oksigen-terlarut-ot-dissolved-oxygen-do.html)