Arsip Bulanan: Maret 2015

Memahami Konsep Aquifier?

Air adalah salah satu sumber daya alam yang paling berharga. Setiap makhluk hidup di Bumi ini ditopang oleh air. Air terdapat diberbagai belahan bumi seperti lautan, sungai, danau, gletser dan awan. Air juga terdapat di bawah tanah sebagai air tanah jenuh batuan dasar dikenal sebagai aquifers. Diperkirakan bahwa Bumi berisi hampir 326 juta triliun galon air. Namun, hanya 2,8% dari total dunia pasokan air yang tersedia bagi manusia sebagai air segar. Dari air tawar yang tersedia, 98% dari itu terjadi dalam bentuk air tanah (1) Aquifier atau akifer adalah air bawah tanah yang terdapat pada lapisan batu permeabel atau pada bahan terkonsolidasi (kerikil, pasir, lumpur, atau tanah liat) dalam tanah yang dapat diekstraksi menggunakan air sumur. Kajian mengenai aliran air di aquifers dan karakterisasi aquifers disebut hidrogeologi. Aquitard, yang merupakan lapisan kedap air di sepanjang akifer, dan aquiclude (atau aquifuge), yang merupakan daerah padat kedap air yang mendasari suatu akifer. Permukaan jenuh materi dalam suatu akifer dikenal sebagai meja air.

Gambar 1.   Proses pembentukan dan siklus aquifier

Gambar 1. Proses pembentukan dan siklus aquifier

Akifer dapat terjadi pada berbagai kedalaman, yang lebih dekat dengan permukaan lebih cenderung dimanfaatkan untuk suplai air dan irigasi. Over eksploitasi dapat menyebabkan air lebih banyak disedot daripada yang dapat diisi kembali. Di sepanjang garis pantai negara-negara tertentu, seperti Libya dan Israel, pertumbuhan penduduk telah menyebabkan over-populasi yang telah menyebabkan penurunan permukaan air dan kontaminasi air tanah dengan air asin dari laut (saline intrusi). Pantai menyediakan model untuk membantu memvisualisasikan sebuah akifer. Jika lubang digali ke dalam pasir,ini akan  mewakili suatu akifer, dan tingkat air yang naik di lubang ini mewakili meja air.

Gambar 2. Tipikal penampang akifer

Gambar 2. Tipikal penampang akifer

Akifer jenuh biasanya terdapat di bawah permukaan tanah yang secara ekonomis layak untuk air sumur atau mata air (misalnya, pasir dan kerikil atau retak bedrock sering membuat bahan akifer yang baik). Aquitard adalah zona di dalam bumi yang membatasi aliran air bawah tanah dari satu akifer yang lain. Aquitards terdiri dari lapisan-lapisan tanah liat atau non-porous batu dengan konduktivitas hidrolik yang rendah. Di daerah pegunungan (atau dekat sungai-sungai di daerah pegunungan), sumber air utama biasanya terkonsolidasi Tanah mungkin terdapat di sungai bawah tanah (misalnya gua di mana air mengalir dengan bebas di bawah tanah). Hal ini dapat terjadi di daerah kapur terkikis yang dikenal sebagai topografi karst. Akifer memiliki peranan yang sangat penting dalam menunjang kehidupan pemukiman manusia dan kegiatan pertanian. Akifer merupakan sumber yang mampu menyediakan air bawah tanah segar berkelanjutan ke daerah perkotaan dan juga bermanfaat untuk irigasi pertanian, yang biasanya dekat dengan permukaan tanah (dalam jarak beberapa ratus meter).

Aquifers dekat pantai memiliki lensa air tawar yang dekat dengan permukaan air laut dan padat di bawahnya. Air laut akan menyebar menembus akifer dalam dari samudra dan betuknya lebih padat daripada air tawar. Untuk akifer berpori (berpasir) di dekat pantai, ketebalan air tawar di atas air laut adalah sekitar 40 kaki (12 m) untuk setiap 1 ft (0,30 m) Jika terlalu banyak air tanah dipompa dekat pantai, maka air garam dapat mengganggu masuk ke dalam air tawar sehingga menimbulkan kontaminasi sumber air minum tawar. Banyak pantai akifer, seperti akifer di dekat Biscayne Miami dan New Jersey, memiliki masalah dengan intrusi air laut sebagai akibat dari overpumping (kelebihan kapasitas pengambilan air).
Aquifers di wilayah irigasi permukaan (semi) zona kering akan mengalami gangguan apabila dibarengi dengan penggunaan kembali air irigasi. Air irigasi akan meresap ke dalam tanah, dan hal ini akan menambah risiko terjadi salinasi akifer, karena air irigasi permukaan biasanya mengandung garam dalam urutan 0,5 g / l atau melebihi kebutuhan irigasi tahunan Di bawah pengaruh penguapan terus menerus, konsentrasi garam dari air akifer dapat meningkatkan secara terus-menerus dan akhirnya menimbulkan masalah lingkungan. Untuk kontrol salinitas dalam kasus seperti itu, setiap tahunnya jumlah air drainase dibuang melalui saluran yang aman.
The Great Artesian Basin yang terletak di Australia dapat dikatakan sebagai akifer air tanah terbesar di dunia (lebih dari 1,7 juta km ²). Lokasi ini memainkan bagian besar dalam memenuhi kebutuhan pasokan air untuk Queensland dan bagian terpencil Australia Selatan. Sumber air terbesar lainnya di dunia adalah guarani akifer, dengan luas 1,2 juta km ² meliputi daerah Brasil, Argentina, Paraguay dan Uruguay. Penipisan akifer merupakan masalah di beberapa daerah. Namun, metode baru pengelolaan air bawah tanah seperti pengisiaan ulang buatan dan injeksi air dari permukaan basah musiman selama periode tertentu telah memperpanjang banyak kehidupan aquifers air tawar, terutama di Amerika Serikat. (http://en.wikipedia.org/wiki/Aquifer_Storage_and_Recovery

  1. http://www.coj.net/Departments/Environmental+and+Compliance/Environmental+Quality/Wellhead+Protection/Ground+Water+Basic+Facts.ht.
  2. http://belmont.sd62.bc.ca/teacher/geology12/photos/erosion-water/aquifer.jpg
  3. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Aquifer_en.svg

Memahami Siklus Fosfor

Fosfor (P) merupakan salah satu nutrien (elemen kimia yang diperlukan untuk perkembangan, pemeliharaan, dan reproduksi dari organisme) yang dipergunakan secara terus-menerus oleh organisme. Fosfor memegang peranan penting dalam proses energetik, genetik, serta sebagai penyusun sistem hidup, karena merupakan unsur pembentuk ATP,  DNA, RNA, dan membran sel fosfolipid (Molles, 2005). Pergerakan, transformasi, dan penggunaan kembali fosfor atau siklus fosfor terutama terjadi pada lapisan litosfer, hidrosfer, dan biosfer.

Tidak seperti siklus nutrien lainnya, atmosfer tidak memegang peranan penting dalam siklus fosfor karena fosfor dan senyawa berbasis fosfor lainnya umumnya berbentuk padatan yang ditemukan pada kisaran suhu dan tekanan yang ada di permukaan bumi. Selain itu, siklus fosfor terjadi dalam laju yang paling lambat dibandingkan dengan siklus biogeokimia unsur lainnya.

Fosfor umumnya ditemukan dalam bentuk mineral kalsium fosfor yang lazim disebut  apatite. Apatite merupakan unsur pokok kebanyakan jenis batuan. Fosfor disimpan dalam tiga bentuk geologis yang berbeda, dengan masing-masing konsentrasi apatite yang bervariasi, yaitu sedimentary deposits, igneous deposits, dan guano. Sedimentary deposits merupakan sumber utama penghasil fosfor dunia yang terbentuk dari akumulasi apatite. Simpanan fosfor ini terbentuk di continental shelf (landas kontinen), continental slope (lereng), muara, atau tempat dimana tingkat produktivitas perairan tinggi yang diakibatkan
masukan materi organik dalam jumlah yang besar. Igneous deposits merupakan simpanan fosfor yang didapat dari batuan beku gunung berapi yang mengandung konsentrasi apatite tinggi. Sedangkan guano merupakan hasil ekskresi kelelawar dan burung. Guano lazim ditemukan melimpah pada gua yang berada di pulau tropis dan dieksploitasi dalam jumlah besar sebagai bahan utama pupuk (Kesler, 1994).
Sumber utama fosfor yang memasuki ekosistem adalah melalui peristiwa pelapukan batuan. Pelapukan batuan yang mengandung konsentrasi apatite terjadi ketika asam karbonik hasil respirasi organisme dilepaskan ke tanah melalui persamaan reaksi sebagai berikut :

Ca5(PO4)3 + 4H2CO3 à 5 Ca2+ + 3HPO42- + 4HCO3 + H2O

Hasil dari proses pelapukan adalah fosfat (senyawa yang mengandung atom fosfor dan beberapa atom oksigen), dengan bentuk yang dijumpai paling melimpah adalah orthofosfat. (Gambar 1). Fosfat biasa dijumpai dalam bentuk garam yang mengendap di sedimen lautan. Seiring dengan berjalannya waktu, proses geologis seperti pengangkatan dan pelapukan batuan dapat membawa fosfat ini ke daratan. Fosfat dalam tanah berfungsi sebagai nutrisi yang diserap tumbuhan, untuk diubah menjadi senyawa organik. Kemudian siklus fosfor berjalan sesuai dengan urutan pada rantai makanan, yakni dari tumbuhan dimakan oleh herbivora, dari herbivora dimakan oleh karnivora, karnivora dan sisa tumbuhan yang telah mati kemudian terdekomposisi, sehingga fosfat dikembalikan ke tanah. Selain dari proses dekomposisi ini, hasil ekskresi herbivora dan karnivora yang mengandung fosfor juga dikembalikan ke tanah. Air larian dapat membawa fosfat pada tanah kembali ke lautan dan kembali membentuk batuan (Campbell, et al., 2003).

Siklus Fosfor

Gambar 1. Siklus Fosfor di alam