TOPIK

Analisis Kimia-Lingkungan di Teluk Batabanó

Analisis Kimia-Lingkungan di Teluk Batabanó

Oleh Karel Mena Ulecia

Teluk Batabanó adalah salah satu yang memiliki bobot ekonomi terbesar dalam industri perikanan Kuba. Inspeksi yang dilakukan di bendungan selatan di Havana pada tahun 1996 mencerminkan proses yang dipercepat di pantai selatan provinsi ini dan penurunan tingkat penangkapan ikan pada beberapa spesies, di mana pemantauan lingkungan diusulkan di wilayah tersebut.

Analisis kimia-lingkungan di bagian timur Teluk Batabanó.

Ringkasan

Teluk Batabanó adalah salah satu yang memiliki bobot ekonomi terbesar dalam industri perikanan Kuba, menyimpan beberapa spesies bernilai komersial tinggi di perairannya. Inspeksi yang dilakukan di tanggul selatan provinsi Havana pada tahun 1996 mencerminkan proses yang dipercepat di pantai selatan provinsi ini dan penurunan tingkat penangkapan ikan pada beberapa spesies, yang diusulkan untuk dilakukan pemantauan lingkungan di daerah tersebut., Dengan tiga spesies yang diusulkan. Tujuan pokok: untuk mengevaluasi perilaku senyawa dari parameter kualitas lingkungan yang berkaitan dengan keseimbangan bahan organik oksigen terlarut, perilaku senyawa dalam siklus nitrogen dan fosfor dan untuk menentukan indeks eutrofikasi oleh nutrisi. Untuk memenuhi tugas ini, jaringan 17 stasiun pengambilan sampel dirancang dan parameter hidrokimia yang berbeda diukur seperti oksigen terlarut (metode winkler), kebutuhan oksigen kimiawi (oksidasi dengan permanganat dan kebutuhan oksigen biokimia, antara lain, yang mencerminkan badan air mesotrofik .

pengantar


Teluk Batabanó memiliki kepentingan ekonomi dan sosial yang tinggi, kedekatannya dengan ibu kota negara, dan meningkatnya kebutuhan akan pengembangan pertanian dan perikanan di Kuba, telah memotivasi proposal berbagai proyek penelitian dan rekayasa di daerah tersebut.

Karya-karya sebelumnya di wilayah ini termasuk karya Ionin et al., (1977), yang menunjukkan ciri-ciri khas struktur pantai Teluk Batabanó; Basu et al., (1975) dan Perigó et al., (1992) melakukan evaluasi kualitas lingkungan terkait pencemaran perairan dengan bahan asal organik, selain kualitas lingkungan di Sungai Las Casas dan muara La Coloma yang membawa beban polutan yang tinggi ke Teluk.

Inspeksi yang dilakukan di tanggul selatan provinsi Havana pada tahun 1996, mencerminkan proses erosi yang dipercepat dan penurunan penangkapan beberapa spesies, di mana pemantauan lingkungan di kawasan tersebut diusulkan, dengan tiga tujuan mendasar: mengevaluasi perilaku parameter kualitas lingkungan yang berkaitan dengan oksigen terlarut dan keseimbangan bahan organik, dan perilaku senyawa dari siklus nitrogen dan fosfor, serta menentukan indeks eutrofikasi oleh nutrisi. Untuk memenuhi tugas ini, jaringan 17 stasiun pengambilan sampel dirancang dan parameter hidrokimia yang berbeda diukur seperti oksigen terlarut (metode Winkler), kebutuhan kimia (oksidasi dengan permanganat) dan biokimia oksigen, antara lain, yang mencerminkan badan air mesotrofik dengan kecenderungan eutrofikasi

Bahan dan metode

Daerah yang diteliti sesuai dengan bagian paling timur dari Teluk Batabanó, terletak di antara sungai Hatiguanico dan Majana, terletak di 82 ° 30 'Lintang Utara dan 83 ° 00' Bujur Barat dengan kedalaman rata-rata 4,35 ± 1,41 m. Ekosistem ini menempati 77% pantai selatan provinsi Havana, dan mewakili elemen ekologi fundamental dalam platform pulau Kuba. Total perluasannya adalah 57 km dan perkiraan luasnya 17000 ha.

Empat kapal pesiar dilakukan di daerah tersebut (April 1998, Agustus 1999, Maret 2000 dan Agustus 2000) dalam jaringan 17 stasiun pengambilan sampel (Lampiran-3). Kapal pesiar ini sesuai dengan musim kemarau (April 1998 dan Maret 2000) dan musim hujan (Agustus 1999 dan Agustus 2000).

Pengambilan Sampel dan Analisis

Sampel air diambil di permukaan dan dasar (kedalaman 4 meter) dengan menggunakan botol Nansen. Sampel oksigen terlarut (DO) dianalisis in situ menggunakan metode Winkler klasik (FAO, 1975). Sampel direaksikan dengan garam mangan-II dan alkali iodida, endapan mangan bereaksi dengan oksigen terlarut membentuk endapan berwarna coklat (MnO (OH) 2). Pengasaman sampel dengan asam sulfat membentuk manganat sulfat yang bertindak sebagai oksidator, melepaskan ion iodida dari garam beryodium. Yodium yang dilepaskan secara stoikiometri setara dengan oksigen terlarut. Buret 12 mL yang dikalibrasi dengan pembilas otomatis, pipet otomatis, dan botol Winkler antara 100 dan 300 mL digunakan dalam pengujian ini.

Sampel kebutuhan oksigen kimiawi (COD), dan senyawa siklus nitrogen dan fosfor tetap dibekukan pada suhu -20 ° C, sampai dianalisis di laboratorium.

Dalam menentukan kebutuhan oksigen biokimia diukur konsumsi oksigen yang diperlukan untuk mendegradasi bahan organik dalam lima hari inkubasi pada suhu 20 ° C, sampai dianalisis di laboratorium. Dua labu diambil, yang satu mengukur oksigen terlarut in situ Dengan menggunakan metode Winkler klasik, yang lainnya diinkubasi pada suhu 20 ° C selama lima hari. Setelah waktu itu, oksigen terlarut diukur dan perbedaan antara oksigen terlarut awal itulah yang disebut kebutuhan oksigen biokimia (BOD). COD ditentukan dengan oksidasi dengan permanganat dalam media alkali (FAO, 1975). Permanganat mengoksidasi senyawa yang berasal dari organik seperti karbohidrat, fenol, limbah cair selulosa sulfit, asam amino, beberapa lemak industri dan protein. Sampel diolah dengan refluks kalium permanganat dalam larutan asam sulfat 50% pada suhu 130 ° C. Kelebihan permanganat dapat dititrasi secara volumetrik dengan menggunakan zat pereduksi, dalam hal ini ferrous ammonium sulfate (SFA), menggunakan ferroin sebagai indikator titik akhir.

Penentuan amonia dilakukan dengan metode Parsons. Amonia dalam media yang sangat basa bereaksi dengan hipoklorit membentuk monokloroamin, di bawah pengaruh katalitik disodium pentacyan-nitrosyl-ferrate-III-disodium. Monochloroamine menyerang fenol, sehingga menimbulkan n-chloroquinone monoimine. Senyawa ini bereaksi dengan molekul fenol lain dan indofenol biru terbentuk, senyawa berwarna. Pembentukan indophenol blue melalui monochloroamine bersifat kuantitatif pada nilai pH antara 10 dan 11. Untuk penentuan ini, tabung reaksi dengan tutup buram, pipet 1 dan 2 mL dan spektrofotometer Phillips PU8620 dari tahun 1992 digunakan (Parsons et al, 1985) .

Dalam penentuan nitrat + nitrit, reduksi nitrat terlarut digunakan dengan cara kolom diisi dengan serutan kadmium berlapis tembaga (kolom reduksi), menggunakan buffer pH 8,5, setelah semua nitrat telah direduksi menjadi nitrit, ini adalah ditentukan dengan menggunakan reaksi Griess klasik di mana ion nitrit bereaksi dengan sulfanilamida dalam media asam (pH antara 1,5 dan 2,0), membentuk garam diasonium. Garam ini berikatan dengan α-naphthyl-ethylenediamine menghasilkan senyawa azo berwarna merah muda dengan absorbansi maksimum pada 545 nm (Parsons et al., 1985). Dalam metode analisis ini, tabung reaksi dengan tutup buram, pipet 1 mL dan spektrofotometer yang sama digunakan dalam penentuan amonia.

Fosfor anorganik dalam air laut ditentukan oleh proses biru fosfomolibdenum, dan ini didasarkan pada reaksi antara asam fosfat dan asam molibdat. Reduksi asam ini merupakan proses kompleks yang mengarah pada bentuk reduksi yang berbeda dan corak biru yang berbeda tergantung pada konsentrasi fosfor anorganik yang ditemukan dalam medium. Ini digunakan sebagai agen pereduksi untuk asam askorbat (Broberg dan Petterson, 1988).

Indeks eutrofikasi yang terkait dengan nutrisi diperkirakan menurut persamaan Kerydis (Montalvo et al, 2000):


dimana
I: Indeks eutrofikasi oleh nutrisi
C: Logaritma konsentrasi total unsur hara selama tahap penelitian
X: Konsentrasi hara total selama tahap penelitian di titik pengambilan sampel (mmol / L).
J: Jumlah titik pengambilan sampel.

Hasil dan Diskusi
Oksigen terlarut dan bahan organik

Konsentrasi rata-rata oksigen terlarut di empat kapal pesiar melebihi nilai 5,0 mg / L, nilai batas yang ditetapkan oleh Cuban Standard 25 (NC 25, 1999) untuk perkembangan normal kehidupan di lingkungan laut. Dalam pelayaran yang dilakukan pada bulan April 1998, 100% pengukuran memberikan di atas nilai yang disebutkan di atas, dengan konsentrasi berkisar antara 6,4 dan 7,98 mol / L. Dalam pelayaran yang dilakukan pada Agustus 1999, di stasiun pengambilan sampel 27 dan 28, terdeteksi nilai yang lebih rendah dari 5,0 mg / L. Pelayaran ini memiliki konsentrasi oksigen terlarut rata-rata 6,31 mg / L karena kontribusi ekstra bahan organik di musim hujan, terkait dengan tingginya kebutuhan oksigen biokimia (BOD), mengkonsumsi banyak oksigen dalam oksidasi mikrobiologis bahan organik. . Konsentrasi tertinggi dari parameter ini tercatat di kapal pesiar yang dilakukan pada bulan April 1998 dan Maret 2000 (sesuai dengan musim kemarau) di mana nilai urutan masing-masing 7,05 mg / L dan 7,21 mg / L, karena jarang terjadi hujan di bulan ini.

Peningkatan bahan organik yang mudah terurai secara hayati diamati di empat kapal pesiar (tabel-1). Analisis varian menunjukkan bahwa terdapat perbedaan yang signifikan antara kapal pesiar untuk semua parameter yang dipelajari (Lampiran-1).

Tabel-1 Nilai rata-rata dan deviasi standar dari parameter hidrokimia oksigen terlarut (DO) dan bahan organik.

KAPAL PESIARLAKUKAN (mg / L)BOD (mg / L)COD (mg / L)CO (umol / L)
April-19987.05±0.341.75±1.264.90±2.02151.2±62.2
Agustus-19996.31±0.922.51±1.263.93±1.73121.11±44.71
Maret - 20007.21±0.631.38±0.141.87±1.4557.60±40.77
Agustus-20006.56±0.511.69±1.483.49±1.06107.50±32.59

Pelayaran yang dilakukan pada bulan Agustus 1999 adalah salah satu kapal dengan proporsi bahan organik yang mudah terurai secara hayati tertinggi, BOD mencapai nilai rata-rata 2.51 mg / L. BOD pada pelayaran yang dilakukan pada tahun 1998 tergolong rendah, dan merupakan salah satu dengan konsentrasi bahan organik tertinggi yang tidak dapat dengan mudah terdegradasi, hal ini diperkuat dengan tingginya nilai CO dan COD yaitu 151,2 umol / L dan 4,90 mg / L. Nilai rata-rata terendah dari bahan organik sesuai dengan pelayaran yang dilakukan pada Maret 2000 (1,38 mg / L BOD), ini sesuai dengan kualitas air yang meragukan menurut (NC 25, 1999) (tabel-2).

Tabel-2 Indikator kimiawi kualitas air untuk penangkapan ikan (NC 25, 1999).

Indikator BaikDiragukanBuruk
OD> 5 mg / L3-5 mg / L<3 mg / L
BOD<1 mg / L1-2 mg / L> 2 mg / L
AMONIUM

<0,03 mg / L

<2,14 umol / L

0,03-0,05 mg / L

2.14-3.57 umol / L

> 0,05 mg / L

> 3,57 umol / L

Nitrat

<0,01 mg / L

<0,71 umol / L

0,01-0,6 mg / L

0,71-4,29 umol / L

> 0,6 mg / L

> 4,29 umol / L

NITRIT

<0,05 mg / L

<3,57 umol / L

0,05-1,5 mg / L

3,57-110 umol / L.

> 1,15 mg / L

> 110 umol / L

FOSFAT

<0,05 mg / L

<1,61 umol / L

0,05-0,20 mg / L

1.61-6.45 umol / L

> 0,20 mg / L

> 6,45 umol / L

Senyawa siklus nitrogen dan fosfor

Dari senyawa siklus nitrogen anorganik, yang paling melimpah adalah amonium; Dalam pelayaran yang dilakukan pada bulan April 1998, itu mewakili 83,88% dari total nitrogen anorganik (tabel-3). Konsentrasi amonium terendah dilaporkan pada Agustus 1999 dengan nilai rata-rata 1,81 mol / L, mewakili 35,15% dari total nitrogen anorganik yang diukur dalam pelayaran ini, karena dominasi proses biosintesis senyawa organo-nitrogen di atas mineralisasi mereka ( Montalvo et al., 1997). Ketersediaan amonia yang tinggi dikaitkan dengan proses pembangkitan in situ dan itu dikontribusikan oleh air limbah.

Tabel-3 Nilai rata-rata dan deviasi standar dari senyawa siklus nitrogen anorganik yang diberikan dalam µmol / L.

Kapal pesiarNH4NO3 + NO2Jumlah N. anorganik.
April-19986.45±4.312.15±2.067.99±5.65
Agustus-19991.81±2.203.34±3.325.15±4.71
Maret-20003.72±2.656.33±8.8210.05±9.85
Agustus-20002.69±1.871.41±1.753.82±2.25

Dalam pelayaran yang dilakukan pada bulan Maret 2000, bentuk teroksidasi dari nitrogen anorganik (NO3 + NO2) memiliki konsentrasi yang luar biasa. Pelayaran ini memiliki konsentrasi rata-rata tertinggi pada tahap studi (6,33 µmol / L) yang dikaitkan dengan kemungkinan tingkat nitrifikasi yang tinggi dengan proliferasi bakteri nitrifikasi dari genus. N itrosomonas dan Nitrobacter (Hoch dan Kidchuan, 1995).


Konsentrasi terendah dari bentuk teroksidasi dari nitrogen anorganik tercatat pada bulan Agustus 2000 dengan nilai rata-rata 1,41µmol / L dan penyebab utamanya adalah kemungkinan dominasi proses amonifikasi dimana bahan organik bernitrogen teroksidasi menjadi karbon dioksida melalui siklus asam trikarboksilat dan nitrogen yang terikat pada bahan ini dilepaskan ke lingkungan dalam bentuk amonia dalam jalur metabolisme alternatif karena ketersediaan karbon organik yang rendah (Simpson et al., 1997), dan juga kemungkinan konsumsi berlebih dari bentuk-bentuk ini yang teroksidasi oleh produsen utama (Soto dan Álvarez, 1995).

Konsentrasi rata-rata fosfor anorganik dalam empat kapal pesiar yang dilakukan di bagian timur Teluk Batabanó berada di bawah batas atas yang dilaporkan oleh Cuban Standard (NC 25, 1999) untuk perkembangan normal kehidupan di air laut untuk keperluan penangkapan ikan. Nilai tertinggi terdeteksi pada Agustus 2000 (1,41 µmol / L) dan terendah terdeteksi pada Agustus 1999 (0,22 µmol / L) karena kemungkinan konsumsi berlebihan nutrisi ini oleh produsen utama dan kerugian akibat pengendapan pada sedimen sebagai konsekuensinya dari peningkatan pH media; karena aktivitas fotosintesis yang intens (Montalvo et al., 2000).

Indeks eutrofikasi

Nilai indeks eutrofikasi (SAYA) oleh nutrisi diwakili dalam (Lampiran-2).

Derajat eutrofikasi yang disebabkan oleh senyawa nitrogen, secara umum, berhubungan dengan sistem laut mesotrofik.

Tabel-4¨ Klasifikasi sistem menurut indeks eutrofikasi oleh nutrisi (Satyanarayama et al., 1992) ¨

Indeks eutrofikasiKlasifikasi
Lebih dari 5Sangat eutrofik
3-5Mesotrofik
Kurang dari 3Oligotrofik

Dengan peningkatan bertahap dalam konsentrasi senyawa ini di wilayah studi, dapat menyebabkan hipertrofi (kelebihan nutrisi dalam suatu ekosistem), yang menyebabkan penurunan oksigen terlarut, dan akibatnya kematian sejumlah besar organisme bernilai komersial tinggi. , proses ini disebut eutrofikasi. Seperti senyawa nitrogen, nilai karbon organik termasuk dalam kisaran sistem mesotrofik (3 kecuali di stasiun 11 dan 12. Secara umum, indeks eutrofikasi oleh nutrisi berperilaku homogen. Nilai-nilai ini berada dalam kisaran sistem mesotrofik dengan kecenderungan hipertrofi sistem, dengan pengecualian indeks eutrofikasi yang disebabkan oleh senyawa fosfat, yang sesuai dengan sistem oligotrofik karena konsumsi tinggi senyawa ini oleh produsen utama (Richerson dan Jorgensen, 2000).

Kesimpulan
- Tingginya kadar oksigen terlarut yang terdeteksi selama tahap studi menunjukkan produksi primer yang tinggi, karakteristik badan air mesotrofik.

- Amonium adalah bentuk utama nitrogen anorganik dalam tahap studi, dengan konsentrasi yang melebihi batas kualitas yang dilaporkan untuk sistem akuatik (NC 25, 1999).

- Konsentrasi fosfor anorganik rendah, mencegah eutrofikasi medium.

- Secara umum, indeks eutrofikasi oleh nutrisi menunjukkan badan air mesotrofik dengan kecenderungan eutrofikasi.

rekomendasi

- Ada kebutuhan yang mendesak untuk mengurangi atau menghilangkan sumber polutan utama yang dibuang ke Teluk Batabanó, yang menyebabkan ketidakseimbangan bahan organik di luar kemampuan ekosistem untuk memurnikan dirinya. Nilai-nilai ini dapat menyebabkan keruntuhan produktif di salah satu platform maritim terkaya di Kuba.

- Buat rencana pemantauan permanen untuk mendiagnosis evolusi masa depan ekosistem ini.

- Kebutuhan untuk menanami kembali mangrove merah ( Rhizophora mangle) zona yang terkena erosi, untuk menghindari kemunduran garis pantai saat ini dan perbaikan keseimbangan ekologi (Basu et al., 1975).

LAMPIRAN-1 Analisis varians oleh kapal pesiar untuk parameter hidrokimia yang diukur di wilayah studi.

ParameterSatuanF dihitungNilai kritisDerajat kebebasan
ODmg / L14.6152.67303
BODmg / L7.81883.08822
IKAN KODmg / L22.14162.67303
Amoniumµmol / L65.5352.67303
NO3 + NO2µmol / L7.04412.67303
Total N.µmol / L24.71322.67303
Fosfatµmol / L11.33782.67303

Lampiran-2 "Indeks eutrofikasi hara"

MusimC. OrganikNO3 + NO2NH4PO4
74.13.12.92.5
84.33.42.92.5
94.33.23.22.4
104.82.83.02.6
114.32.93.23.2
124.62.83.13.0
133.92.63.32.7
153.94.23.22.4
164.02.52.72.6
183.92.82.72.1
193.92.63.02.1
224.52.53.02.2
234.22.82.92.3
274.52.63.42.2
284.22.52.82.5
2B4.02.92.82.2

LAMPIRAN-3 ¨ Jaringan stasiun pengambilan sampel ¨


Referensi
- Basu A, Súarez G, Perigó E, Vasquez R (1975). Prospek beberapa parameter yang mempengaruhi polusi di zona barat daya rak Kuba. INP / CIP Rev. Inv.
- Broberg O, Petterson J (1988). Penentuan analitis ortofosfat dalam air. Rev. Hidrología, 170, Halaman 45-59.
- CEGIA (1996). Laporan inspeksi lingkungan negara bagian yang dilakukan di Tanggul Selatan Provinsi Havana. CITMA. Halaman- 14
- FAO (1975). Manual metode penelitian lingkungan akuatik: Metode pemantauan akhir deteksi pencemaran air. Teknologi FAO Lich dan kertas. Halaman 37-237.
- Hoch M.P, Kirchman D.L (1995). Amonium diambil oleh bakteri heterotrofik di Deleaware Estuary dan perairan pesisir yang berdekatan. Limnologi dan Oseanografi. 40 (5). Halaman 45-56.
- Ionin A.S, Pavlidis Y, Avello O (1977). Geologi platform laut Kuba. Editorial Moskow. Hlm 216.
- Montalvo J.F, Perigó E, Espinosa J, García I (2000). Pencarian variabel hidrokimia kualitas lingkungan di zona pesisir antara Sungai Hatiguanico dan Majana. Kontribusi untuk pendidikan dan perlindungan lingkungan. 1. 15-26.
- Montalvo J.F, Revilla N, Rodríguez A, Delgado G (1997). Hidrologi dan nutrisi di laguna pesisir Viaducto, Tunas de Zaza, Santi Spíritus. I Konvensi Internasional tentang lingkungan dan pembangunan. MARCUBA. 20-27.
- Cuban Standard 25 (1999). Sistem standar untuk perlindungan lingkungan. Spesialisasi dan prosedur pernafasan objek air untuk penggunaan memancing. Halaman 5-15.
- Perigó E, Súares G, Arencibia G, Martín A, Romero T (1992). Panorama kontaminasi saat ini di area rak Kuba. Resolusi 1246. CIP / MIP.
- Parsons S.T, Marta Y, Lali W (1985). Metode kimia dan biologi manual Untuk analisis air laut. Eds. Pergamon. London. UK.
- Richerson J.S, Jorgensen B.B (2000). Definisi Eutrofikasi, Sejarah dan efek. Persatuan Geofisial. Washington. Amerika Serikat.
- Satyanarayama D, Sahu S.D dan Panigraphy P.K (1992). Penetapan eutrofikasi pada lingkungan laut Visakhapatnam menggunakan alat indeks nutrisi. Indian J. Mar. Sci.21 (2).
- Simpsons J.H, Gong W. K, Ong J.E (1997). Penentuan fluks dari sistem muara mangrove. Estuari. 20 (1).
-Soto G, Álvares S (1995). Nutrisi Anorganik di Kanal Banjir di Rawa Kalifornia Bawah. Rev. Ilmu Kelautan. 17 (3). Halaman 54-60. www.EcoPortal.net

* Institut Geografi Tropis Karel Mena Ulecia.
Calle F # 302 antara 13 dan 15, Kota Plaza, Havana, Kuba. CP-10600.


Video: PENCEMARAN LINGKUNGAN (Januari 2022).