Penentuan Kualitas Perairan Melalui Indikator Biologis

Pencemaran air adalah peristiwa dimana menurunnya kualitas air akibat polutan yang melebihi ambang batas. Penentuan kualitas air dapat dilakukan dengan melakukan analisa kimiawi, fisika, dan biologi. Dalam artikel ini akan dijelaskan bagaimana aspek pencemaran air dianalisa dengan menggunakan indikator biologi atau bioindikator. Pendekatan yang digunakan dalam penentuan kualtias air secara biologi yakni:

1. Pendekatan spesies, yaitu menggunakan spesies indikator 
2. Pendekatan komunitas, yaitu menggunakan berbagai macam indeks biotik (biotic index)

A. Pendekatan Spesies

Pendekatan spesies yang sering digunakan adalah makroavertebrata berupa bentik yang biasanya digunakan sebagai  spesies indikator kualitas air yang baik, berikut spesies yang sering digunakan sebagai bioindikator pencemaran air.

Nimfa Lalat Capung (Mayfly Nymphs). Nimfa hewan ini sering melimpah di perairan yang jernih. Sensitif terhadap berbagai tipe pencemaran air, termasuk pencemaran amoniak, biosida, logam, dan rendahnya kandungan DO (Dissolved Oxygen). Ciri-ciri nimfa lalat capung yakni ukuran tubuh 15 mm dengan tiga ekor panjang dan antena yang pendek (Gambar 1).

Gambar 1. Nimfa lalat capung (mayfly).

Nimfa Lalat Batu (Stonefly Nymphs). Nimfa serangga ini biasanya hanya terdapat di perairan yang tidak tercemar dan kaya oksigen. Walaupun biasanya tidak terdapat dalam jumlah yang melimpah seperti mayfly, kehadiran nimfa serangga ini di suatu perairan menunjukkan kualitas air yang bagus.

Gambar 2. Nimfa lalat batu (Stonefly). Credit: Kris H. Light

Larva Lalat Kadis (Caddisfly Larvae). Larva hewan ini beberapa diantaranya membuat selubung/pelindung dari batu-batuan, pasir dan detritus lain, karena tidak toleran/sensitif terhadap pencemaran air. Kehadiran larva caddisfly di suatu perairan menunujukkan kualitas air yang bagus (Gambar 3).

Gambar 3.  Larva lalat kadis.

Kumbang Air (Aquatic beetles). Hewan ini pada umumnya terdapat di perairan yang kaya oksigen, dan berarus deras. Beberapa spesies dinyatakan sebagai "riffle beetles". Indikator perairan jernih, karena sensitif terhadap sabun, detergen dan berbagai bahan pencemar yang lain (Gambar 4). 

Gambar 4. Kumbang air. Credit: Tom Murray

Black fly larvae. Larva ini menangkap dan mencerna plankton dan bakteri yang berasal dari perairan sekitarnya dengan antena khusus. Beberapa spesies sangat toleran terhadap kualitas perairan yang buruk, sehingga dapat digunakan sebagai indikator pencemaran perairan (Gambar 5).

Gambar 5. Larva black fly.

Lintah sangat umum dtemukan di berbagai danau dan sungai. Lintah toleran terhadap kualitas air yang buruk dan pencemaran berat.

B. Pendekatan Komunitas

Berbagai macam Indeks telah digunakan untuk menilai/menentukan tingkat pencemaran suatu perairan, antara lain:

1. Indeks saprobik
2. Indeks diversitas
3. Indeks EPT (Ephemeroptera-Plecoptera-Trichoptera)
4. Indeks rasio EPT/C (Ephemeroptera – Plecoptera – Trichoptera/Chironomidae)
5. Indeks ETO (Ephemeroptera -Trichoptera – Odonata) 
6. FBI (Family Biotic Index)
7. IBI (Integrated Biotic Index) 

FBI (Famili Biotic Index) adalah modifikasi dari Indeks Biotik (Biotic Index) yang dikembangkan oleh Hilsenhoff (1982). Seperti terlihat dari namanya, FBI menggunakan data famili (bukan spesies). Berdasarkan toleransinya terhadap pencemaran organik, setiap famili yang terdapat dalam suatu komunitas diberi nilai toleransi yang berkisar antara 0 (sangat tidak toleran) dan 10 (sangat toleran). Melalui rumus, nilai FBI dapat dipakai untuk menilai kualitas air sungai atau danau. FBI dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

FBI = ∑ Xi ti / n

Keterangan:

Xi = jumlah individu dalam famili ke i

ti = nilai toleransi famili ke i (lihat: Tabel 1)

n = jumlah total organisme dalam sampel

Tabel 1. Nilai toleransi indikator famili untuk menghitung nilai FBI

	Nilai tole-ransi		Nilai tole-ransi		Nilai tole-ransi
Ephemeroptera:		Plecoptera:		Trichoptera:
1. Baetidae	4	1. Capniidae	1	1. Brachycentridae	1
2. Baetiscidae	3	2. Chloroperlidae	1	2. Calamoceratidae	3
3. Caenidae	7	3. Leuctridae	0	3. Glossosomatidae	0
4. Ephemerellidae	1	4. Nemouridae	2	4. Helicopsychidae	3
5. Ephemeridae	4	5. Perlidae	1	5. Hydropsychidae	4
6. Heptageniidae	4	6. Perlodidae	2	6. Hydroptilidae	4
7. Leptophlebiidae	2	7. Pteronarcyidae	0	7. Lepidostomatidae	1
8. Metretopodidae	2	8. Taeniopterygidae	2	8. Leptoceridae	4
9. Oligoneuriidae	2			9. Limnephhilidae	4
10. Polymitarcyidae	2			10. Molanidae	6
11. Potomanthidae	4			11. Odontoceridae	0
12. Sipphlonuridae	7			12. Philpotamidae	3
13. Tricorythidae	4			13. Phryganeidae	4
				14. Polycentropodidae	6
				15. Psychomyiidae	2
				16. Rhyacophilidae	0
				17. Sericostomatidae	3
				18. Uenoidae	3
Odonata:		Diptera:		Coleoptera:
1. Aeshnidae	3	1. Athericidae	2	Dryopidae	5
2. Calopterygidae	5	2. Blephariceridae	0	Elidae	4
3. Coenagrionidae	9	3. Ceratopogonidae	6	Psephenidae	4
4. Cordulegastridae	3	4. Chironomidae     (Blood-red)	8
5. Corduliidae	5	5. Chironomidae     (Others)	6
6. Gomphidae	1	6. Dolochopodidae	4
7. Lestidae	9	7. Empididae	6
8. Libellulidae	9	8. Ephydridae	6
9. Macromiidae	3	9. Muscidae	6
		10. Psychodidae	10
		11. Simuliidae	6
		12. Syrphidae	10
		13. Psychodidae	6
		14. Simuliidae	3
Collembola:		Lepidoptera:		Megaloptera:
1. Isotomurus sp.	5	1. Pyralidae	5	1. Corydalidae	0
				2. Sialidae	4
Neuroptera:
1. Sisyridae (Climacia sp.)	5
Amphipoda:		Isopoda:		DECAPODA:	6
Gammaridae	4	Asellidae	8
Hyalellidae	8
Talitridae	8
OLIGOCHAETA	8	Polychaeta:		Turbellaria:
		1. Sabellidae	6	1. Platyhelminthidae	4
Mollusca:
1. Lymnaeidae	6	Coelenterata:		Hirudinea:
2. Physidae	8	Hydridae (Hydra sp.)	5	Bdellidae	10
3. Sphaeridae	8			Helobdella	10

Tabel 2. Kriteria kondisi sungai 

Nilai FBI	Kondisi sungai	Tingkat  pencemaran
0,00 – 3,75	Bagus sekali (Excellent)	Tidak tercemar samasekali
3,76 – 4,25	Sangat bagus (Very good)	Sangat tidak tercemar
4,26 – 5,00	Bagus (Good)	Tidak tercemar
5,01 – 5,75	Sedang (Fair)	Tercemar ringan
5,76 – 6,50	Agak jelek (Fairly poor)	Tercemar sedang
6,51 – 7,25	Jelek (Foor)	Tercemar berat
7,26 -10,00	Sangat jelek (Very poor)	Tercemar sangat berat

IBI (Integrated Biotic Index)

Berbagai aktivitas manusia berpotensi menimbulkan dampak negatif terhadap   ekosistem akuatik yaitu berupa penurunan kondisi kualitas lingkungan perairan atau kesehatan ekosistem akuatik. Kesehatan suatu ekosistem akuatik dapat diprakirakan dengan pendekatan komunitas biota akuatik secara terintegrasi atau yang disebut Karr (1991) sebagai”biological integrity” (integritas biologi). Integritas biologi yaitu suatu komunitas biota yang seimbang, terintegrasi, dan adaptif. Komunitas tersebut memiliki suatu komposisi spesies, diversitas, dan organisasi fungsional yang dapat disamakan/identik dengan habitat alami dari suatu wilayah (Karr & Dudley 1981) 

Karr (1991) mengembangkan suatu indeks yang disebut IBI (Index of Biotic Integrity) dan mengaplikasikan indeks tersebut pada komunitas ikan, karena ia banyak mengetahui tentang ikan dan habitatnya serta relatif mudah pengambilan sampelnya. Untuk pemberian peringkat (skoring) kondisi suatu sungai, IBI memerlukan 3 kategori karakter komunitas yaitu: Komposisi dan jumlah spesies mencakup 6 atribut biologi (Tabel 3), Komposisi pakan (trophic composition) yang mencakup 3 atribut biologi yaitu prosentase ikan karnivor (insektivor/piscivor), herbivor, dan omnivor, serta Kelimpahan dan kondisi ikan (fish abundance and condition) yang mencakup 3 atribut biologi yaitu jumlah individu dalam sampel, prosentase individu ikan eksotik, dan prosentase individu yang abnormal (sakit, ektoparasit, tumor, buta, deformities, hibrid)

Dalam kategori yang pertama jumlah spesies ikan asli (native) dan prosentase ikan yang tidak toleran terhadap pencemaran atau gangguan perlu dipertimbang-kan. Aktivitas manusia yang berdampak besar umumnya mengurangi jumlah spesies ikan asli dalam suatu komunitas.  Kehadiran spesies ikan asli dalam jumlah yang banyak di suatu sungai menunjukkan kualitas lingkungan/ kesehatan sungai yang sangat baik (Molles, 2004)

Beberapa spesies ikan tidak toleran (sensitif) terhadap kualitas air yang buruk, sedangkan spesies yang lain sangat toleran terhadap kualitas air yang buruk.  Banyaknya jumlah jenis ikan yang tidak toleran terhadap degradasi lingku-ngan, menunjukkan kualitas lingkungan/kesehatan sungai yang sangat baik (Molles 2004). Kondisi suatu sungai juga ditentukan oleh prosentase individu ikan yang toleran. Semakin besar prosentase individu ikan yang toleran, semakin buruk kesehatan suatu sungai.

Dalam kategori kedua, karakter/atribut-atribut yang diberi skor adalah prosentase ikan omnivor, insektivor, piscivor. Kebiasaan makan (food habit) ikan mereplek sikan jenis-jenis pakan yang tersedia di suatu sungai. Degradasi ekosistem akuatik umumnya meningkatkan proporsi ikan omnivor dan menurunkan proporsi ikan insektivor dan piscivor dalam komunitas. Prosentase insektivor dan piscivor yang tinggi menunjukkan kualitas lingkungan/kesehatan sungai yang baik, sedangkan prosentase omnivor yang tinggi menunjukkan kualitas lingku-ngan/kesehatan sungai yang buruk (Molles 2004). 

Dalam katagori ketiga yang diperhatikan adalah kelimpahan dan kondisi ikan. Ikan seringkali kelimpahannya rendah dalam situasi yang terdegradasi dan kondisinya seringkali terpengaruh. Dua aspek kondisi ikan yang perlu dipertim-bangkan untuk IBI.yaitu: Pertama, berapa prosen individu yang merupakan hibrid antara dua spesies yang berbeda ? Kedua, berapa prosen dari individu-individu yang sakit/ abnormal (sirip rusak, tumor, kelainan bentuk otot). 

Kelimpahan ikan yang tinggi menunjukkan kualitas lingkungan/kesehatan sungai yang baik. Prosentase individu ikan hibrid dan ikan sakit/abnormal yang rendah menunjukkan kualitas lingkungan/kesehatan sungai yang baik (Molles 2004)

Pendekatan komunitas yang menggunakan sejumlah atribut biologi atau metrik disebut ”Multimetric Approach”. Metrik yaitu karakteristik sekelompok biota yang menggambarkan kondisi ekologis suatu ekosistem, terutama yang terkena dampak berbagai aktivitas manusia (Barbour et al. 1995). Gray (1989) menyatakan bahwa tiga respons utama terhadap tekanan lingkungan (environmental stressor) adalah reduksi keakayaan spesies, perubahan komposisi spesies sampai dominansi oleh spesies yang opportunistik, reduksi ukuran rata-rata dari suatu organisme.

Tabel 3. Komposisi dan jumlah spesies

Metrik		Skor metrik
		5	3	1
A.	Kekayaan dan komposisi     jenis	Skoring dengan membandingkannya  dengan “reference-sites” yaitu    sungai/danau yang belum tercemar.
1	Jumlah total spesies ikan asli
2	Jumlah jenis ikan yang hidup di  strata dasar perairan/bentik
3	Jumlah jenis ikan yang hidup di  strata tengah perairan (kolom  air)
4	Jumlah jenis ikan hidup di strata  permukaan perairan
5	Jumlah jenis ikan yang tidak  toleran terhadap pencemaran/  gangguan
6	Prosentase individu dari jenis    ikan toleran	< 5	5-20	.  > 20
B.	Komposisi tingkat trofik
7	Prosentase individu ikan  Omnivor	< 20	20-45	> 45
8	Prosentase individu ikan    Karnivor	> 45	45-20	< 20
9	Prorsentase individu ikan    Herbivor	> 5	5-1	< 1
C.	Kelimpahan dan kondisi ikan
10	Jumlah individu dalam sampel
11	Prosentase individu ikan eksotik	0	> 0-1	>1
12	Prosentase individu yang  sakit/abnormal/hibrid	0-2	> 2-5	>5

Pemberian peringkat (Skoring):

• Total skor IBI = Ss + Sf + Sa + Sh.
• Nilai IBI berkisar antara 12 dan 60 atau 12
• Ss = jumlah total jenis ikan asli + jumlah jenis ikan yang hidup di (strata atas + strata  tengah + dasar perairan) + jumlah jenis ikan yang tidak toleran +  jumlah individu dalam sampel
• Sf = prosentase individu ikan omnivor + insektivor + dan piscivor 
• Sa = kelimpahan jenis (prosentase individu dari jenis ikan toleran + prosentase individu  ikan asing/ikan eksotik)   
• Sh = prosentase individu ikan hibrid atau ikan abnormal/sakit
• Prosentase individu = jumlah individu dalam setiap atribut biologi hasil survei dibandingkan dengan jumlah individu dalam setiap atribut biologi di sungai yang dijadikan referensi (reference river)
• Skor IBI yang tinggi menunjukkan kualitas lingkungan/ kesehatan sungai yang baik 
• (12 = kondisi terburuk; 60 = kondisi terbaik)

Tabel 4. Atribut Nilai IBI

Total nilai IBI	Kelas integritas biologi	Atribut  (Karakteristik integritas biologi dari komunitas ikan)
58—60	Sangat baik	Kondisi terbaik tanpa adanya gangguan & manusia,  struktur trofik seimbang.
48—52	Baik	Kekayaan jenis di bawah standar yang diharapkan,  terutama karena kehilangan sebagian besar bentuk  intoleran, struktur trofik menunjukkan adanya  tekanan
40—44	Sedang	Tanda adanya penambahan deteriorasi termasuk  kehilangan bentuk yang tidak toleran, jenis lebih  sedikit, predator tertinggi jarang
28—34	Buruk	Didominasi oleh omnivor, bentuk toleran, bersifat  generalis dalam kebutuhan habitat, sering ditemukan  jenis ikan eksotik dan yang berpenyakit/abnormal.
12—22	Sangat buruk	Ikan yang ditemukan sangat sedikit, sebagian jenis  intoduksi atau bentuk toleran
†	Tidak ada ikan	Pengambilan sampel yang berulang kali tetap tidak  ditemukan adanya ikan

Sumber https://www.generasibiologi.com/