Oseanografi kimia

Oseanografi kimia atau Kimia laut adalah ilmu yang mempelajari sifat-sifat kimia dari lautan. Hampir semua unsur kimia pada tabel periodik juga ada (terlarut) di dalam air laut, dengan konsentrasi yang bervariasi mulai dari level persen, permil, ppm, ppb sampai dengan ppt. Interaksi berbagai unsur kimia di laut ini juga terjadi dengan berbagai lingkungan lainnya seperti biosfer, atmosfer, dan geosfer. Oleh karena itu, ilmu ini berkaitan erat dengan bidang ilmu lainnya seperti biologi laut, fisika laut dan geologi laut.

Unsur kimia di alam ini mengalami berbagai siklus yang melibatkan berbagai makhluk hidup atau pun benda mati, seperti tumbuhan, hewan, sedimen, magma, gunung berapi, dan sebagainya. Unsur kimia di dalam air laut kebanyakan berasal dari daratan yang masuk ke laut melalui air sungai, air hujan dan debu, air tanah, dan aktivitas gunung api di bawah laut. Unsur-unsur kimia yang bermanfaat bagi makhluk hidup seperti Fe, Mn, dan Mo akan diserap oleh fitoplankton yang hidup di permukaan laut. Fitoplankton ini bertindak sebagai produsen pertama dalam rantai makanan yang menangkap karbon dioksida yang masuk ke permukaan laut dari atmosfer melalui berbagai reaksi fisika seperti difusi. Fitoplankton sebagian besar akan dimakan oleh zooplankton, zooplankton akan dimakan oleh ikan kecil, ikan kecil dimakan ikan besar dan seterusnya. Makhluk hidup yang mati di laut akan jatuh dan mengendap ke dasar laut membentuk sedimen, yang kemudian mengalami subduksi ke dalam perut bumi, dibawa kembali ke permukaan bumi melalui aktivitas gunung berapi dan akhirnya masuk kembali ke dalam laut, dan terus menerus, membentuk siklus zat kimia yang berulang dalam skala waktu geologi yang sangat lama.

Oseanografi Kimia mempelajari komposisi zat kimia yang ada di dalam air laut, mengapa air laut berasa asin, dan sebagainya. Ilmu ini juga bermanfaat untuk mempelajari sejarah pembentukan bumi dan bagaimana kondisi bumi di masa lalu melaui ilmu paleoseanigrafi yang memanfaatkan pengetahuan isotop berbagai unsur kimia yang ada di laut. Beberapa unsur kimia yang terlarut bisa digunakan sebagai perunut pergerakan air laut global yang membawa panas dari lautan tropis ke negara-negara non tropis, sehingga manusia yang hidup di negara Eropa, misalnya, masih bisa merasakan kehangatan di musim dingin karena arus air laut global ini. Dari berbagai penelitian yang telah dilakukan para ahli oseanografi kimia di berbagai negara maju, menyebutkan bahwa penambahan unsur Fe ke dalam air laut bisa menurunkan secara signifikan kadar karbon dioksida di atmosfer yang menyebabkan pemanasan global. Penambahan Fe ini akan menimbulkan peningkatan fitoplankton yang akhirnya akan menyedot karbon dioksida di atmosfer dan menyimpannya ke dasar laut. Meskipun demikian, beberapa ahli lainnya masih menyangsikan keamanan ‘hipotesis besi’ ini karena bisa berakibat buruk bagi biota laut lainnya, seperti terumbu karang dan sebagainya. Sehingga masih diperlukan penelitian lanjut tentang hal ini.

Karakteristik Umum Kimia Laut

Pengetahuan tentang kimia laut merupakan hal yang sangat prinsip dalam mempelajari proses-proses terjadinya kesetimbangan kimia pada ekosistem laut dengan keterkaitan berbagai elemen-elemen kimia. Proses-proses kompleks berkaitan dengan fisik, kimia dan biologi di laut mendorong keterlibatan pengetahuan akan sumber dan penyebab serta masukan dan keluaran daripada senyawa atau elemen kimia yang berada pada perairan laut. Masalah pencemaran dan penurunan produktifitas lingkungan laut terutama perairan estuary tidak terlepas dari pengethuan akan kimia laut serta interaksinya terhadap fisik dan biologi. Kualitas suatu perairan sangat penting dalam mendukung kehidupan biota yang ada didalamnya maupun manusia. Beberapa parameter kimia perairan yang sangat penting adalah oksigen, bahan organik, nutrien (nitrat, fos fat dan silikat), padatan tersuspensi, dsb. Gangguan terhadap kualitas perairan (pencemaran) akan menimbulkan gangguan terhadap kehidupan yang ada di dalamnya dan yang terburuk adalah gangguan terhadap kehidupan manusia. Beberapa parameter kimia tersebut memiliki proses dan pola persebaran yang cukup kompleks baik secara vertikal maupun horizontal. Untuk memahami lebih mudah tentang kualitas perairan serta hubungan kimia laut terhadap fisik serta biologi sebagaimana dituliskan diatas, maka perlu digambarkan karakteristik umum kimia laut.

====Senyawa Kimia Utama di Laut

====

Komponen kimia air laut terbagi atas 4 bagian penting yaitu : 1. Partikel tersuspensi dengan berukuran lebih dari 0,45 µm terdiri atas Bahan organik (detritus) dan Bahan anorganik (mineral), 2. Gas yang memiliki sifat Konservatif (tidak terpengaruh oleh proses biologi; N2, Ar dan Xe), serta bersifat Non-konservatif (dipengaruhi oleh proses biologi; O2 dan CO2). 3. Kolloids berukuran lebih kecil 0,45 µm dan tidak terlarut yang terdiri dari Anorganik (oxyhidroksida) dan Organik (organometalik) 4. Bahan Terlarut Anorganik dengan beberapa unsur yang terkandung didalamnya, terbagi lagi dalam 3 bagian yaitu : Unsur utama (0,05 – 750 mM); Na, Cl, Ca, K, Mg ; Unsur minor (0,05 – 50 µM); P dan N ; Unsur trace (0,05 – 50 nM); Pb, Hg, Cd ; Organik (asam humus). Kandungan kimia yang terdapat di laut berasal dari berbagai sumber dan menjadi bagian yang sangat mempengaruhi kondisi perairan, dengan posisi laut secara geografis berada pada wilayah terendah diantara bagian rupa bumi lain seperti hal nya daratan dimana dijadikan tempat tinggal oleh manusia serta mahluk lainnya hidup lainnya. Dalam posisi tersebut laut menjadi wilayah dimana sungai bermuara, sehingga proses yang terjadi di sungai mulai dari hulu hingga ke hilir memberikan pengaruh terhadap kadar kimia laut terutama terjadinya pelapukan batuan sebagai aspek pentingnya. Proses pelapukan batuan yang dipengaruhi oleh air hujan yang mengandung CO2 dan SO2­­ (asam) juga bereaksi dengan mineral tanah dan hasil reaksinya akan dibawa ke laut. Dengan mengingat aktivitas manusia di daratan yang tidak terlepas dengan kebutuhan air, secara umum sisa penggunaannya akan dialirkan ke laut secara langsung melalui aliran sungai atau proses evapotranspirasi menjadi sumber senyawa kimia yang terdapat di laut. Sumber lain senyawa kimia di laut adalah proses Hidrothermal yang terjadi dibagian dasar laut, dimana terjadi tingkat panas fisik bawah laut yang terlihat seperti aktivitas gunung api bawah laut secara akumulatif menghasilkan berbagai unsur di dalam kolom perairan. Air laut yang mengandung berbagai unsur kimia mendorong perkembangan ilmu pengetahuan serta kajian yang lebih mendalam hingga salah satu diantaranya dikenal saat ini dengan konsep salinitas. Konsep salinitas sebagai “sebagai nilai massa garam terlarut dalam massa air laut tertentu”, merupakan hal penting dalam melakukan kajian kimiawi air laut, hal ini dikarenakan salintas sebagai faktor pembeda dalam ekosistem perairan. Untuk mengetahui seberapa besar salinitas dapat dilakukan dengan berbagai metode, diantaranya yang sangat sederhana adalah pengeringan dan penimbangan. Pada umumnya perairan laut lepas (off shore) memilki salinitas sebesar 35o/oo (ppt), yang berarti bahwa dalam 1 kg air laut terdapat elemen-elemen kimia terlarut (dissolved elements) seberat 35 gram. Dengan kata lain, komposisi air laut tersebut terdiri atas 3,5% elemen-elemen kimia terlarut dan sebesar 96,5% kandungan airnya. Di perairan estuari dimana aliran sungai bermuara, memilki salinitas jauh lebih rendah dibandingkan dengan salinitas perairan laut lepas. Hal tersebut disebabkan oleh adanya percampuran massa air lau t dengan massa air sungai yang memilki salinitas rendah.

Sedimen Laut dan Karakter Kimia

Sedimen merupakan materi yang di endapkan dari kolom air laut. Dalam kaitan dengan siklus materi, sedimen laut mencerminkan endapan (sink) utama bagi materi yang meninggalkan system kolom air. Secara umum kondisi sedimen laut menutupi hampir sebagian besar dasar lautan dengan ketebalan bervariasi, dalam rataan lebih dari 1 km untuk wilayah antlantik, kurang dari 1 km untuk wilayah pasifik dan secara keseluruhan berada dalam rataan 500 meter. Materi sedimen tersebut merupakan proses “sink” dari bagian partikel yang bertahan dari proses distruksi dalam kolom air dan juga unsure-unsur terlarut.

Klasifikasi umum sedimen laut dibagi atas beberapa jenis :

• Neashore Sediment, memiliki sifat yang sangat beragam baik fisik ukuran sedimen, kimiawi oxic-anoxic.

·         

• Deep-sea Sediment, Hemipelgic dipengaruhi oleh arus dasar, dengan bentuk clay, 1-5 % karbon organic.
• Pelagic: dipengaruhi oleh arus dasar dengan bentuk Inorganic yang memiliki 30 % biogenic dan 0,1 – 0,2% karbon organic, serta bentuk Biogenic yang memiliki lebih dari 30% unsure biogenic yang membentuknya dalam bagian Biogenic ini juga terbagi lagi kedalam dua bagian umum berupa Calcareous Oozes dengan kandungan lebih dari 30% karbonat, foraminifera, cocolithophora, pteropoda serta Siliceous Oozes dengan kandungan lebih dari 30% silika, diatom dan radiolaria.

Karakter sebaran sedimen laut dapat berupa lempung laut dalam dan calcareous ooze sebagai tipe utama endapan sedimen laut dalam. Calcareous banyak diendapkan pada perairan dengan kedalaman kurang dari 3 km. Sedangkan tipe lain berupa Siliceous ooze dapat ditemukan di lintang tinggi Antartikan dan Pasifik utara berupa diatom, dan di daerah tropis berupa radiolaria. Endapan glacial terdapat di wilayah antartika dan atlantik utara pada posisi lintang tinggi. Untuk daerah Pasifik Utara juga dapat ditemui litogenous clays, serta di wilayah Pasifik selatan hydrogenous.

Komposisi kimia sedimen laut terdiri atas dua bagian berupa Unsur Utama yang di dominasi Al pada lempung (clay), Ca dalam karbonat dan Si dalam siliceous, Mn dan Fe. Bagian lain dikenal dengan unsure Trace (Kelumit) yang sangat sedikit terdapat pada deep-sea sedimen dengan kandungan tinggi, tetapi tinggi pada nearshore sedimen dalam beberapa wilayah memiliki perbedaan seperti hal nya di wilayah pasifik lebih tinggi dari Atlantik serta sangat tinggi di wilayah ridge.