TUGAS KIMIA SIKLUS OKSIGEN, NITROGEN DAN AIR
Disusun Oleh:
Agus Sudinurahman
Andiyani kurniasih
Bagja Sudrajat
Dian Novita
Dadang Hidayatulloh
JURUSAN ILMU KESEHATAN MASYARAKAT
SEKOLAH TINGGI ILMU KESEHATAN
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah,
ucapan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. Tuhan serta segenap alam,
pemilik segenap kekuatan. Dialah Maha Pengasih, tuhan yang tak pilih kasih,
Maha Penyayang yang tak pandang sayang. Dengan segenap kekuatan yang Dia
limpahkan, penulis mampu menyelesaikan makalah yang berjudu”Siklus Oksigen,
Nitrogen, dan Air” dengan sebaik-baiknya.
Shalawat
dan salam semoga tetap terlimpahkan kepada Baginda Rasulullah Muhammad SAW,
keluarganya, sahabatnya, dan seluruh umatnya hingga hari akhir.
Dalam
penyelesaian Makalah Mahasiswa ini penulis mengalami banyak kesulitan, karena
keterbatasan ilmu pengetahuan yang dimiliki penulis. Namun, berkat bantuan dari
semua pihak, akhirnya makalah mahasiswa ini dapat terselesaikan walau masih
banyak kekurangan. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Orang tua yang selalu memberi dorongan,
semangat, dan do’a
2. Dosen mata kuliah KIMIA Barnas.S.Pd.,
M.Pd.
3. Teman-teman di Pendidikan Ilmu
Kesehatan Masyarakat
Harapan
penulis kedepan, semoga kritik dan saran dari pembaca tetap tersalurkan, dan
semoga makalah ini dapat terkesan di hati semua orang sehingga dapat menjadi
panutan ilmu pengetahuan.
Banjar,
27 Januari 2012
Penulis
DAFTAR ISI
KATA
PENGANTAR
DAFTAR ISI
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. LatarBelakang
1.2. Rumusan Masalah
1.3. Tujuan
BAB II
PEMBAHASAN
2.1. Siklus Oksigen
2.1.1.
Pengertian Oksigen
2.1.2.
Proses Siklus Oksigen
2.2. Siklus Nitrogen
2.2.1.
Pengertian Nitrogen
2.2.2.
Pengertian Siklus Nitrogen
2.2.3.
Proses dalam Siklus Nitrogen
2.2.4.
Fungsi Nitrogen dalam Ekologi
BAB III PENUTUP
3.1 Kesimpulan
DAFTAR
PUSTAKA
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Udara, air,
tanah, kehidupan dan teknologi saling berkaitan secara erat. Atmosfer merupakan
lapisan tipis gas-gas yang menyelimuti permukaan bumi, memegang peranan penting
sebagai tempat penampungan (reservoir) dari berbagai macam gas. Atmosfer
juga menyeimbangkan panas bumi, mengabsorbsi energi dan merusak radiasi ultra
violet yang datang dari matahari. Selain itu atmosfer juga berfungsi untuk
memindahkan energi panas dari wilayah ekuator, serta berfungsi sebagai jalan
atau media pergerakan air pada fase uap dalam siklus hidrologi.
Hidrosfer mengandung air bumi. Lebih dari 97% dari air bumi berupa lautan, dan
sisa nya berupa air tawar dalam bentuk es. Air laut mengalami sirkulasi dalam
lingkungan, proses-proses sirkulasi tersebut terjadi dalam atmosfer, dalam
sumber air dan dalam air permukaan seperti saluran air, sungai-sungai,
danau-danau, waduk-waduk, dan penampungan-penampungan air.
Geosfer
terdiri dari padatan bumi meliputi tanah yang sangat mendukung kehidupan
tumbuhan. Bagian dari geosfer yang langsung terlibat dengan proses-proses
lingkungan melalui kontak dengan atmosfer, hidrosfer, dan semua kehidupan
adalah litosfer. Semua kehidupan yang ada di bumi membentuk geosfer.
Komponen-komponen
abiotik yaitu udara, air, tanah dan komponen biotik saling berkaiatan membentuk
suatu sistem yang disebut ekosistem. Ekosistem terdiri dari interaksi yang
menguntungkan antara organisme-organisme dengan lingkungannya dimana terjadi
pertukaran dari sejumlah besar material dalam bentuk siklus yang dikenal dengan
siklus materi. Siklus materi menyangkut materi yang terdiri dari bahan-bahan
kimia, termasuk di dalamnya media kehidupan. Bahan-bahan kimia yang termasuk
penyusun kehidupan yang paling banyak yaitu karbon, nitrogen, oksigen,
hidrogen, belerang, dan fosfor. Perjalanan atau aliran bahan-bahan kimia dalam
ekosistem global di bumi ini ternyata berbentuk lingkaran yang dikenal dengan
siklus biogeokimia.
1.2. Rumusan
Masalah
1.
Apa yang dimaksud dengan siklus oksigen ?
2.
Apa yang dimaksud dengan siklus nitrogen ?
3.
Apa yang dimaksud dengan siklus air ?
1.3. Tujuan
1. Agar mengetahui
lebih jelas lagi tentang siklus oksigen
2. Agar
mengetahui lebih jelas lagi tentang siklus nitrogen
3. Agar
mengetahui lebih jelas lagi tentang siklus air
BAB II
PEMBAHASAN
2.1
SIKLUS
OKSIGEN
2.1.1
Pengertian Oksigen
Oksigen atau
zat asam adalah unsur kimia dalam sistem tabel periodik yang mempunyai lambang
O dan nomor atom 8. Ia merupakan unsur golongan kalkogen dan dapat dengan mudah
bereaksi dengan hampir semua unsur lainnya (utamanya menjadi oksida). Pada
Temperatur dan tekanan standar, dua atom unsur ini berikatan menjadi dioksigen,
yaitu senyawa gas diatomik dengan rumus O2 yang tidak berwarna, tidak berasa,
dan tidak berbau. Oksigen merupakan unsur paling melimpah ketiga di alam
semesta berdasarkan massa dan unsur paling melimpah di kerak Bumi.Gas oksigen
diatomik mengisi 20,9% volume atmosfer bumi.
2.1.2
Proses Siklus Oksigen
Tumbuhan dan binatang menghirup oksigen dari udara, yang lalu
dimanfaatkan dalam proses kehidupannya. Tentu saja oksigen itu perlu diganti
dengan yang baru, kalau tidak, kehidupan di bumi akan berhenti. Binatang
menghirup oksigen (O2) dan menghembuskan karbondioksida (CO2). Di siang hari,
pepohonan mengubah CO2 menjadi oksigen (O2) selama proses fotosintesis
berlangsung, tumbuhan melepaskan oksigen ke atmosfir melalui daun mereka.
2.2
SIKLUS
NITROGEN
2.2.1
Pennertian
Nitrogen
Nitrogen adalah
unsur yang paling berlimpah di atmosfer (78% gas di atmosfer adalah nitrogen). Meskipun demikian,
penggunaan nitrogen pada bidang
biologis sangatlah terbatas. Nitrogen
merupakan unsur yang tidak reaktif (sulit bereaksi dengan unsur lain) sehingga
dalam penggunaan nitrogen pada makhluk hidup diperlukan berbagai proses,
yaitu : fiksasi nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi, denitrifikasi.
2.2.2
Pengertian
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa
yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain.
Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis. Beberapa
proses penting pada siklus nitrogen, antara lain fiksasi nitrogen,
mineralisasi, nitrifikasi, denitrifikasi.
Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir, nitrogen
dalam bentuk gas tidaklah reaktif.. Hanya beberapa organisme yang mampu untuk
mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi
nitrogen. Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika,
seperti terjadinya kilat. Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam
kehidupan, tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi. Walaupun demikian,
sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang
terbentuk dari alam tersebut. Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa
nitrogen dari makhluk hidup yang lain. Oleh sebab itu, reaksi fiksasi nitrogen
sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya
cadangan senyawa nitrogen.
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan
nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat. Di dalam tubuh, makromolekul
ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari
nukleotida, dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru,
atau senyawa lainnya.
Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein
merupakan asam amino esensial bagi vertebrata, artinya asam amino tersebut
tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain, sedang sisanya dapat
disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi, termasuk senyawa
intermediat dari siklus asam sitrat.
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata, biasanya organisme
yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi
aktivasi lebih tinggi, yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk
vertebrata. Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat
dihasilkan melalui lintasan metabolisme, sehingga istilah “nukleotida esensial”
kurang tepat. Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari
asam amino glutamina, asam aspartat dan glisina, layaknya kandungan karbon dalam
ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari
glukosa.
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan
dioksidasi guna memperoleh energi. Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen
lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O, dan kandungan atom nitrogen akan
mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian
diekskresi. Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya
masing-masing, lengkap dengan perangkat enzimatiknya.
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer, yaitu 80% dari udara. Nitrogen
bebas dapat ditambat/difiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar
(misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang. Nitrogen bebas juga
dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat/ petir.
Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3), ion
nitrit (N02- ), dan ion nitrat (N03- ).
Beberapa
bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan
lain, misalnya Marsiella crenata. Selain itu, terdapat bakteri dalam tanah yang
dapat mengikat nitrogen secara langsung, yakni Azotobacter sp. yang bersifat
aerob dan Clostridium sp. yang bersifat anaerob. Nostoc sp. dan Anabaena sp.
(ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen.
Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia. Amonia diperoleh dari
hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri. Amonia ini akan dinitrifikasi
oleh bakteri nitrit, yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan
nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan. Selanjutnya oleh bakteri
denitrifikan, nitrat diubah menjadi amonia kembali, dan amonia diubah menjadi
nitrogen yang dilepaskan ke udara. Dengan cara ini siklus nitrogen akan
berulang dalam ekosistem.
2.2.3
Proses
dalam Siklus Nitrogen
Gambar 1
Gambar 2
Nitrogen hadir di lingkungan dalam berbagai bentuk kimia
termasuk nitrogen organik, amonium (NH4 +), nitrit (NO2-), nitrat (NO3-), dan gas
nitrogen (N2). Nitrogen organik
dapat berupa organisme hidup, atau humus, dan dalam produk antara dekomposisi
bahan organik atau humus dibangun. Proses siklus nitrogen mengubah nitrogen dari satu bentuk kimia
lain. Banyak proses yang dilakukan oleh mikroba baik untuk menghasilkan energi
atau menumpuk nitrogen dalam
bentuk yang dibutuhkan untuk pertumbuhan. Diagram di atas menunjukkan bagaimana
proses-proses cocok bersama untuk membentuk siklus nitrogen (lihat gambar).
1. Fiksasi Nitrogen
Fiksasi nitrogen adalah proses alam, biologis atau
abiotik yang mengubah nitrogen
di udara menjadi ammonia (NH3).
Mikroorganisme yang mem-fiksasi
nitrogen disebut diazotrof. Mikroorganisme ini memiliki enzim
nitrogenaze yang dapat menggabungkan hidrogen dan nitrogen.
Reaksi untuk fiksasi nitrogen biologis
ini dapat ditulis sebagai berikut :
N2 + 8 H+ + 8 e− → 2 NH3 + H2
Mikro organisme yang melakukan
fiksasi nitrogen antara lain : Cyanobacteria, Azotobacteraceae,
Rhizobia, Clostridium, dan Frankia. Selain itu ganggang hijau biru juga dapat memfiksasi nitrogen. Beberapa tanaman
yang lebih tinggi, dan beberapa hewan (rayap), telah membentuk asosiasi
(simbiosis) dengan diazotrof. Selain dilakukan oleh mikroorganisme, fiksasi nitrogen juga terjadi pada
proses non-biologis, contohnya sambaran petir. Lebih jauh, ada empat cara yang
dapat mengkonversi unsur nitrogen
di atmosfer menjadi bentuk yang lebih reaktif :
a. Fiksasi biologis
Beberapa bakteri simbiotik (paling sering dikaitkan dengan tanaman
polongan) dan beberapa bakteri yang hidup bebas dapat memperbaiki nitrogen
sebagai nitrogen organik. Sebuah contoh dari bakteri pengikat nitrogen adalah
bakteri Rhizobium mutualistik, yang hidup dalam nodul akar kacang-kacangan.
Spesies ini diazotrophs. Sebuah contoh dari hidup bebas bakteri Azotobacter.
b. Industri fiksasi nitrogen
Di bawah tekanan besar, pada suhu 600 C, dan dengan penggunaan katalis
besi, nitrogen atmosfer dan hidrogen (biasanya berasal dari gas alam atau
minyak bumi) dapat dikombinasikan untuk membentuk amonia (NH3). Dalam proses
Haber-Bosch, N2 adalah diubah bersamaan dengan gas hidrogen (H2) menjadi amonia
(NH3), yang digunakan untuk membuat pupuk dan bahan peledak.
c. Pembakaran bahan bakar fosil
Mesin mobil dan pembangkit listrik termal, yang melepaskan berbagai
nitrogen oksida (NOx).
d. Proses lain
Selain itu, pembentukan NO dari N2 dan O2 karena foton
dan terutama petir, dapat memfiksasi nitrogen.
2. Asimilasi
Tanaman mendapatkan nitrogen
dari tanah melalui absorbsi akar baik dalam bentuk ion nitrat atau ion
amonium. Sedangkan hewan memperoleh nitrogen dari tanaman yang mereka makan.
Tanaman dapat menyerap ion nitrat
atau amonium dari tanah melalui
rambut akarnya. Jika nitrat
diserap, pertama-tama direduksi menjadi ion
nitrit dan kemudian ion amonium
untuk dimasukkan ke dalam asam amino, asam nukleat, dan klorofil. Pada tanaman
yang memiliki hubungan mutualistik dengan rhizobia, nitrogen dapat berasimilasi dalam
bentuk ion amonium langsung dari
nodul. Hewan, jamur, dan organisme heterotrof lain mendapatkan nitrogen sebagai asam amino,
nukleotida dan molekul organik kecil.
3. Amonifikasi
Jika tumbuhan atau hewan mati,
nitrogen organik diubah menjadi
amonium (NH4+) oleh bakteri dan jamur.
4. Nitrifikasi
Konversi amonium menjadi nitrat dilakukan terutama oleh bakteri
yang hidup di dalam tanah dan bakteri
nitrifikasi lainnya. Tahap utama nitrifikasi,
bakteri nitrifikasi seperti
spesies Nitrosomonas mengoksidasi amonium (NH4 +) dan mengubah amonia menjadi nitrit
(NO2-). Spesies bakteri lain, seperti Nitrobacter, bertanggung jawab untuk oksidasi nitrit menjadi dari nitrat (NO3-). Proses konversi nitrit menjadi nitrat sangat
penting karena nitrit merupakan
racun bagi kehidupan tanaman.
Proses nitrifikasi dapat ditulis dengan reaksi berikut ini :
1.
NH3 + CO2 + 1.5 O2 +
Nitrosomonas → NO2- + H2O + H+
2.
NO2- + CO2 +
0.5 O2 + Nitrobacter → NO3-
3.
NH3 + O2 → NO2− +
3H+ + 2e−
4.
NO2− + H2O → NO3− +
2H+ + 2e
"Karena
kelarutannya yang sangat tinggi, nitrat dapat memasukkan air tanah. Peningkatan
nitrat dalam air tanah merupakan masalah bagi air minum, karena nitrat dapat
mengganggu tingkat oksigen darah pada bayi dan menyebabkan sindrom
methemoglobinemia atau bayi biru. Ketika air tanah mengisi aliran sungai,
nitrat yang memperkaya air tanah dapat berkontribusi untuk eutrofikasi, sebuah
proses dimana populasi alga meledak, terutama populasi alga biru-hijau. Hal ini
juga dapat menyebabkan kematian kehidupan akuatik karena permintaan yang
berlebihan untuk oksigen. Meskipun tidak secara langsung beracun untuk ikan
hidup (seperti amonia), nitrat dapat memiliki efek tidak langsung pada ikan
jika berkontribusi untuk eutrofikasi ini."
5. Denitrifikasi
Denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat untuk kembali menjadi gas nitrogen (N2), untuk menyelesaikan
siklus nitrogen. Proses ini
dilakukan oleh spesies bakteri seperti Pseudomonas dan Clostridium
dalam kondisi anaerobik. Mereka menggunakan nitrat sebagai akseptor elektron di tempat oksigen selama
respirasi. Fakultatif anaerob bakteri ini juga dapat hidup dalam kondisi
aerobik.
Denitrifikasi umumnya berlangsung melalui
beberapa kombinasi dari bentuk peralihan sebagai berikut:
NO3− → NO2− →
NO + N2O → N2 (g)
Proses denitrifikasi lengkap
dapat dinyatakan sebagai reaksi redoks:
2 NO3− + 10 e− +
12 H+ → N2 + 6 H2O
6. Oksidasi Amonia Anaerobik
Dalam proses biologis, nitrit
dan amonium dikonversi langsung
ke elemen (N2) gas nitrogen.
Proses ini membentuk sebagian besar dari konversi nitrogen unsur di lautan. Reduksi dalam kondisi
anoxic juga dapat terjadi melalui proses yang disebut oksidasi amonia anaerobik
NH4+ + NO2− →
N2 + 2 H2O
2.2.4. Fungsi Nitrogen dalam Ekologi
Nitrogen sangatlah penting untuk berbagai
proses kehidupan di Bumi. Nitrogen adalah
komponen utama dalam semua asam amino,
yang nantinya dimasukkan ke dalam
protein, tahu kan kalau protein
adalah zat yang sangat kita butuhkan dalam pertumbuhan. Nitrogen juga hadir di basis pembentuk asam nukleat, seperti DNA
dan RNA yang nantinya membawa hereditas. Pada tumbuhan, banyak dari
nitrogen digunakan dalam molekul
klorofil, yang penting untuk
fotosintesis dan pertumbuhan lebih lanjut.
Meskipun atmosfer bumi merupakan sumber berlimpah nitrogen, sebagian besar relatif tidak dapat digunakan oleh
tanaman. Pengolahan kimia atau fiksasi
alami (melalui proses konversi seperti yang dilakukan bakteri rhizobium),
diperlukan untuk mengkonversi gas
nitrogen menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh organisme hidup, oleh
karena itu nitrogen menjadi
komponen penting dari produksi pangan.Kelimpahan atau kelangkaan dari bentuk
"tetap" nitrogen,
(juga dikenal sebagai nitrogen reaktif),
menentukan berapa banyak makanan yang dapat tumbuh pada sebidang tanah.
2.3
SIKLUS
AIR
2.3.1.
Pengetian
Air
Air adalah
sesuatu yang sangat dibutuhkan oleh makhluk hidup di bumi. Secara umum
banyaknya air yang ada di planet ini adalah sama walaupun manusia, binatang dan
tumbuhan banyak menggunakan air untuk kebutuhan hidupnya. Jumlah air bersih
sepertinya tidak terbatas, namun sebenarnya air mengalami siklus hidrologi di
mana air yang kotor dan bercampur dengan banyak zat dibersihkan kembali melalui
proses alam.
Proses siklus hidrologi berlangsung terus-menerus yang membuat
air menjadi sumber daya alam yang terbaharui. Jumlah air di bumi sangat banyak
baik dalam bentuk cairan, gas / uap, maupun padat / es. Jumlah air seakan
terlihat semakin banyak karena es di kutub utara dan kutub selatan mengalami
pencairan terus-meners akibat pemanasan global bumi sehingga mengancam
kelangsungan hidup manusia di bumi.
2.3.2
Pengertian Siklus Air
Pemanasan air laut oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut
dapat berjalan secara terus menerus. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai
presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan batu, hujan es dan salju (sleet),
hujan gerimis atau kabut.
Pada perjalanan menuju bumi beberapa
presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas atau langsung jatuh yang
kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai
tanah, siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang
berbeda:
·
Evaporasi / transpirasi - Air yang ada di laut, di
daratan, di sungai, di tanaman, dsb. kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh
uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun
(precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es.
·
Infiltrasi / Perkolasi ke dalam tanah - Air bergerak
ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka
air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak secara
vertikal atau horizontal dibawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki
kembali sistem air permukaan.
·
Air Permukaan - Air bergerak di atas permukaan tanah
dekat dengan aliran utama dan danau; makin landai lahan dan makin sedikit
pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah
dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama
lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan disekitar
daerah aliran sungai menuju laut.
Air permukaan, baik yang mengalir
maupun yang tergenang (danau, waduk, rawa), dan sebagian air bawah permukaan
akan terkumpul dan mengalir membentuk sungai dan berakhir ke laut. Proses
perjalanan air di daratan itu terjadi dalam komponen-komponen siklus hidrologi
yang membentuk sistem Daerah Aliran Sungai (DAS).Jumlah air di bumi secara
keseluruhan relatif tetap, yang berubah adalah wujud dan tempatnya.Tempat
terbesar tejadi di laut.
2.3.3
Proses Siklus Air
Siklus hidrologi melibatkan pertukaran energi panas, yang menyebabkan
perubahan suhu. Misalnya, dalam proses penguapan, air mengambil energi dari
sekitarnya dan mendinginkan lingkungan. Sebaliknya, dalam proses kondensasi,
air melepaskan energi dengan lingkungannya, pemanasan lingkungan. Siklus air secara
signifikan berperan dalam pemeliharaan kehidupan dan ekosistem di Bumi.
Bahkan saat air dalam reservoir masing-masing memainkan peran penting,
siklus air membawa signifikansi ditambahkan ke dalam keberadaan air di
planet kita. Dengan mentransfer air dari satu reservoir ke yang lain, siklus
air memurnikan air, mengisi ulang tanah dengan air tawar, dan mengangkut
mineral ke berbagai bagian dunia. Hal ini juga terlibat dalam membentuk kembali
fitur geologi bumi, melalui proses seperti erosi dan sedimentasi. Selain
itu, sebagai siklus air juga melibatkan pertukaran panas, hal itu berpengaruh
pada kondisi iklim di bumi.
Sebelum kita menginjak pada proses siklus
hidrologi, mari kita pelajari istilah-istilah berikut ini :
Presipitasi
Uap air yang jatuh ke permukaan bumi. Sebagian besar presipitasi terjadi
sebagai hujan, tetapi di samping itu, presipitasi juga menjadi salju, hujan es
(hail), kabut menetes (fog drip), graupel, dan hujan es (sleet). Sekitar
505.000 km3 (121.000 cu mil) air jatuh sebagai presipitasi setiap tahunnya,
398.000 km3 (95.000 cu mi) dari terjadi di atas lautan.
Canopy intersepsi
Pengendapan yang dicegat oleh dedaunan tanaman dan akhirnya menguap kembali
ke atmosfer daripada jatuh ke tanah.
Pencairan salju
Limpasan yang dihasilkan oleh salju mencair.
Limpasan (runoff)
Berbagai cara dengan mana air bergerak di seluruh negeri. Ini mencakup baik
limpasan permukaan (surface runoff) dan limpasan saluran (channel runoff).
Karena mengalir, air dapat merembes ke dalam tanah, menguap ke udara, menjadi
disimpan di danau atau waduk, atau diekstraksi untuk keperluan manusia
pertanian atau lainnya.
Infiltrasi
Aliran air dari permukaan tanah ke dalam tanah. Setelah disusupi, air
menjadi kelembaban tanah (soil moisture) atau air tanah (groundwater).
Arus Bawah Permukaan
Aliran air bawah tanah, di zona Vadose dan akuifer. Air bawah permukaan
dapat kembali ke permukaan (misalnya sebagai pegas atau dipompa) atau akhirnya
meresap ke dalam lautan. Air kembali ke permukaan tanah pada elevasi lebih
rendah dari tempat itu disusupi, di bawah tekanan gaya gravitasi atau gravitasi
diinduksi. Tanah cenderung bergerak lambat, dan diisi kembali perlahan-lahan,
sehingga dapat tetap dalam akuifer selama ribuan tahun.
Penguapan
Transformasi air dari cair ke fase gas ketika bergerak dari tanah atau
badan air ke atmosfer atasnya. Sumber energi untuk penguapan terutama radiasi
matahari. Penguapan banyak yang implisit meliputi transpirasi dari tanaman,
meskipun bersama-sama mereka secara khusus disebut sebagai evapotranspirasi.
Jumlah evapotranspirasi tahunan total sekitar 505.000 km3 (121.000 cu mi)
volume air, 434.000 km3 (104.000 cu mi) yang menguap dari lautan.
Sublimasi
Perubahan wujud secara langsung dari air padat (salju atau es) untuk uap
air
Adveksi
Gerakan air - dalam wujud padat, cair, atau uap - melalui atmosfer. Tanpa
adveksi, air yang menguap dari lautan tidak bisa jatuh sebagai presipitasi di
atas tanah.
Kondensasi
Transformasi uap air untuk tetesan air cair di udara, awan dan kabut adalah
wujudnya.
Transpirasi
Pelepasan uap air dari tanaman dan tanah ke udara. Uap air adalah gas yang
tidak dapat dilihat.
Siklus
hidrologi dibedakan ke dalam tiga jenis yaitu:
1. Siklus Pendek :
Keterangan
:
1. Air laut menguap menjadi uap
gas karena panas matahari
2. Terjadi kondensasi dan pembentukan awan
3. Turun hujan di permukaan laut
Keterangan :
1. Air laut menguap menjadi uap
gas karena panas matahari
2. Terjadi kondensasi
3. Uap bergerak oleh tiupan angin ke darat
4. Pembentukan awan
5. Turun hujan di permukaan daratan
6. Air mengalir di sungai menuju laut kembali
3. Siklus Panjang :
Keterangan :
1. Air laut menguap menjadi uap
gas karena panas matahari
2. Uap air mengalami sublimasi
3. Pembentukan awan yang mengandung kristal es
4. Awan bergerak oleh tiupan angin ke darat
5. Pembentukan awan
6. Turun salju
7. Pembentukan gletser
8. Gletser mencair membentuk aliran sungai
9. Air mengalir di sungai menuju darat dan kemudian ke laut
Siklus air secara keseluruhan
Unsur-unsur utama dalam siklus
hidrologi :
* Evaporasi: penguapan dari badan air secara langsung
* Transpirasi: penguapan air yang terkandung dalam tumbuhan
* Respirasi: penguapan air dari tubuh hewan dan manusia
* Evapotranspirasi: perpaduan evaporasi dan transpirasi
* Kondensasi: proses perubahan wujud uap air menjadi titik-titik air sebagai
hasil pendinginan
* Presipitasi: segala bentuk curahan atau hujan dari atmosfer ke bumi yang
meliputi hujan air, hujan es, hujan salju
* Infiltrasi: air yang jatuh ke permukaan tanah dan meresap ke dalam tanah
* Perkolasi: air yang meresap terus sampai ke kedalaman tertentu hingga
mencapai air tanah atau groundwater
* Run off: air yang mengalir di atas permukaan tanah melalui parit, sungai,
hingga menuju ke laut.
2.3.4
Peran
dalam Siklus Biogeokimia
Selain siklus hidrologi adalah siklus biogeokimia sendiri,
aliran air di atas dan di bawah bumi adalah komponen kunci dari perputaran siklus
biogeokimia lainnya. Limpasan bertanggung jawab untuk hampir semua
transportasi sedimen terkikis dan fosfor dari darat ke badan air. Salinitas
lautan berasal dari erosi dan transportasi garam terlarut dari tanah.
Eutrofikasi danau terutama disebabkan fosfor, diterapkan lebih untuk bidang
pertanian di pupuk, dan kemudian diangkut sungai darat dan bawah. Limpasan dan
aliran air tanah memainkan peran penting dalam pengangkutan nitrogen dari tanah
ke badan air. Zona mati di outlet Sungai Mississippi merupakan konsekuensi dari
nitrat dari pupuk terbawa bidang pertanian dan disalurkan ke sistem sungai ke
Teluk Meksiko. Limpasan juga memainkan peran dalam siklus karbon, sekali lagi
melalui pengangkutan batu terkikis dan tanah.
BAB III
PENUTUP
3.1 KESIMPULAN
Materi yang menyusun tubuh
organisme berasal dari bumi. Materi yang berupa unsur-unsur terdapat dalam
senyawa kimia yang merupakan materi dasar makhluk hidup dan tak hidup. Siklus
biogeokimia atau siklus organikanorganik adalah siklus unsur atau senyawa kimia
yang mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan kembali lagi ke komponen
abiotik. Siklus unsur-unsur tersebut tidak hanya melalui organisme, tetapi juga
melibatkan reaksi-reaksi kimia dalam lingkungan abiotik.
Semua yang ada di bumi ini baik
mahluk hidup maupun benda mati tersusun oleh materi. Materi ini tersusun atas
unsure-unsur kimia antara lain karbon (C), Oksigen (O), Nitrogen (N), Hidrogen
(H), dan Fosfor (P). Unsur-unsur kimia tersebut atau yang umum disebut materi
dimanfaatkan produsen untuk membentuk bahan organik dengan bantuan matahari
atau energi yang berasal dari reaksi kimia. Bahan organik yang dihasilkan
merupakan sumber energi bagi organisme. Proses makan dan dimakan pada rantai
makanan menngakibatkan aliran materi dari mata rantai yang satu ke mata rantai
yang lain. Walaupun mahluk hidup dalam satu rantai makanan mati, aliran materi
akan tetap berlangsung terus. Karena mahluk yang mati tersebut diurai oleh
dekomposer yang akhirnya akan masuk lagi ke rantai makanan berikutnya. Demikian
interaksi ini terjadi secara terus menerus sehingga membentuk suatu aliran
energi dan daur materi.
Mahluk
hidup, terutama tumbuhan ikut mendapat pengaruh yang cukup signifikan dari
suplai hara dan energi. Di alam, semua elemen-elemen kimiawi dapat masuk dan
keluar dari sistem untuk menjadi mata rantai siklus yang lebih luas dan
bersifat global. Namun demikian ada suatu kecenderungan sejumlah elemen beredar
secara terus menerus dalam ekosistem dan menciptakan suatu siklus internal.
Siklus ini dikenal sebagai siklus biogeokimia karena prosesnya menyangkut
perpindahan komponen bukan jasad (geo), ke komponen jasad (bio) dan
kebalikannya. Siklus biogeokimia pada akhirnya cenderung mempunyai mekanisme
umpan-balik yang dapat mengatur sendiri (self regulating) yang menjaga siklus
itu dalam keseimbangan
DAFTAR PUSTAKA
http://www.epa.gov/maia/html/nitrogen.html http://www.windows2universe.org/earth/Life/biogeochem.html
