Kawah gunung berapi di Indonesia dengan ketinggian lebih dari 2.350 meter (7.700 kaki) di atas permukaan laut adalah rumah bagi danau asam terbesar di Bumi, dengan air sebagai asam baterai. Dalam kutipan dari “Di luar laut: kehidupan tersembunyi di danau, sungai, dan lahan basah” (Johns Hopkins University Press, 2024), penulis David Strayer mengkaji kandungan kimia ekstrem dari beberapa danau alami di planet kita dan kehidupan yang didukungnya.
Saya kenal orang-orang yang sangat menyukai kimia air. Mereka menghabiskan sepanjang hari memikirkan tentang reaksi redoks, keseimbangan massa, valensi, laju kelarutan, dan metrik spiral, dan ketika hari kerja selesai, mereka pergi minum bir bersama teman-temannya dan membicarakan tentang reaksi redoks dan metrik spiral. (Menurut pengalaman saya, penggemar kimia air cenderung juga menjadi penikmat bir, yang anehnya masuk akal jika Anda menganggap segelas bir sebagai jenis larutan air yang khusus.)
Mereka adalah orang-orang yang ketika diminta menyebutkan unsur kimia favoritnya berkata “ooh, ooh, bolehkah saya minta tiga?” lalu sebutkan lima. Saya kira Anda bukan salah satu dari orang-orang itu.
Jadi daripada panjang lebar, elemen demi elemen, tentang variasi yang sangat besar dalam kandungan kimia perairan pedalaman, saya hanya akan membahas secara singkat tentang seberapa besar variasi pH di perairan pedalaman, saya kira itu sudah cukup untuk memperjelasnya. maksud saya. tentang keanekaragaman kimiawi perairan pedalaman dan mari beralih ke topik yang lebih Anda sukai selain kimia air.
Anda mungkin ingat dari pelajaran kimia sekolah menengah bahwa pH adalah ukuran apakah suatu zat bersifat asam atau basa (atau “basa”). Bahan netral (tidak asam maupun basa) memiliki pH 7, bahan asam memiliki pH kurang dari 7 (cuka rumah tangga memiliki pH sekitar 2,5), dan bahan basa memiliki pH lebih besar dari 7 (amonia rumah tangga memiliki pH sekitar 11.5). Skala pH bersifat logaritmik: perubahan satu satuan pH menunjukkan perubahan keasaman sebesar 10 kali lipat (secara teknis, perubahan keasaman sebesar 10 kali lipat). aktivitas ion hidrogen). Jadi, cuka pada pH 2,5 memiliki aktivitas ion hidrogen kira-kira satu miliar kali lebih banyak dibandingkan amonia pada pH 11,5.
Skala logaritmik memungkinkan kita untuk dengan mudah menyatakan perbedaan kimia yang sangat besar, namun kita mudah melupakan bahwa perbedaan kecil pada skala pH dapat berarti perbedaan kimia yang besar yang dapat menimbulkan konsekuensi besar.
Misalnya, lautan saat ini memiliki pH sekitar 8,1, yang menunjukkan bahwa laut tersebut agak basa. Peningkatan konsentrasi karbon dioksida di udara akibat pembakaran bahan bakar fosil telah menyebabkan pH laut turun 0,1 unit dari nilai pra-industri sebesar 8,2, dan model menunjukkan bahwa pH laut akan turun menjadi 7,8 pada tahun 2100. Hal ini tampak seperti perubahan kecil. itu hampir tidak sepadan. mengkhawatirkan Namun perubahan dari 8,2 menjadi 8,1 menunjukkan peningkatan ion hidrogen sebesar 26%, dan perubahan dari 8,2 menjadi 7,8 berarti peningkatan ion hidrogen sebesar 150%.
Perubahan tersebut cukup menimbulkan masalah serius bagi biota laut. Organisme seperti kerang dan karang yang cangkangnya terbuat dari kalsium karbonat akan semakin sulit membangun dan memelihara cangkangnya jika pH turun hanya sepersepuluh poin. Para ilmuwan kelautan kini berusaha memahami dan menemukan cara untuk mencegah atau mengelola perubahan ini sebelum kita kehilangan bagian penting ekosistem laut karena pH turun sebesar 0,3 atau 0,4 unit.
Kisaran pH di perairan pedalaman jauh lebih besar dibandingkan sepersepuluh titik yang sangat penting di lautan. Hal ini memaparkan organisme perairan pedalaman (dan proses kimianya) terhadap berbagai macam kondisi kimia. Sebagian besar perairan pedalaman memiliki pH antara 4 dan 9. Sekali lagi, kisaran ini mungkin tampak sederhana, namun mewakili kisaran 100.000 kali lipat aktivitas ion hidrogen. Dan ada perairan yang bahkan berada di luar jangkauan luas ini.
Perairan pedalaman alami yang paling asam adalah danau yang terdapat di kawah gunung berapi, seperti Kawah Ijen di Indonesia. Danau-danau ini sangat kaya akan asam sulfat sehingga memiliki pH serendah 0,1. Sebagai perbandingan, asam baterai baru memiliki pH sekitar 0,7. Label pada asam baterai (yang perlu diingat, sekitar seperempat lebih kuat dari air di danau ini) memperingatkan bahwa asam ini menyebabkan luka bakar parah pada kulit dan kerusakan mata serta menyarankan konsumen untuk memakai alat pelindung diri dan segera menghubungi pusat kendali racun jika tertelan. . dan membuangnya di tempat pembuangan limbah resmi. Anda mungkin merasa cukup percaya diri saat menebak bahwa tidak ada makhluk hidup di danau ini.
Namun ketika para ilmuwan mengambil sampel Kawah Ijen (sebuah tugas yang memerlukan peralatan khusus; seperti yang dapat Anda bayangkan, banyak peralatan umum, seperti perahu aluminium, akan larut dalam air danau), mereka menemukan ganggang hijau dan tiga jenis archaean yang Mereka tinggal di danau.
Rupanya, tidak ada hewan yang hidup di danau tersebut. Namun, air asam dalam aliran keluarnya secara bertahap menjadi netral saat mengalir ke hilir, dan para peneliti menemukan larva lalat yang disebut chironomid hidup di aliran sungai pada titik di mana aliran keluar mencapai pH sekitar 2,5 (seperti cuka, ingat?).
Terkait: ‘Sepertinya asap’: Cerobong misterius yang memuntahkan cairan bercahaya ditemukan di dasar Laut Mati
Dan yang lebih mengejutkan, spesies ini tidak hanya bertahan hidup di perairan yang sangat asam tetapi beberapa dari mereka bahkan lebih menyukai kondisi yang keras tersebut. Salah satu archaean yang hidup di perairan vulkanik dapat mentolerir pH tersebut di bawah 0 dan tumbuh paling baik pada pH 0,7. Artinya, asam baterai memiliki pH ideal dan cuka serta jus lemon terlalu lembut untuk rasanya. (Jika Anda bertanya-tanya seberapa rendah pH air yang tidak alami, pH serendah -3,6, ya, itu lebih sedikit 3.6, telah tercatat di beberapa air tanah California yang terkontaminasi limbah pertambangan. Ini merupakan masalah teknis yang besar bagi para ilmuwan untuk mengetahui cara mengukur pH rendah tersebut).
Di sisi lain, danau basa biasanya memiliki pH 9,5 hingga 11,5. Danau alkali umumnya ditemukan di daerah yang sangat kering sehingga air yang mengalir ke danau keluar melalui penguapan, bukan melalui aliran keluar. Hal ini memungkinkan mineral yang terlarut dalam air terakumulasi dalam konsentrasi yang sangat tinggi. Tergantung pada geologi di sekitarnya, danau-danau ini dapat menjadi danau garam (seperti Great Salt Lake di Utah) yang penuh dengan natrium klorida (garam meja biasa) atau danau basa yang mengandung sejumlah besar natrium karbonat (soda ash). ) dan mineral lainnya. yang memberikan pH dan alkalinitas yang tinggi pada danau.
Danau alkali dan dataran garam yang terbentuk ketika danau benar-benar kering telah menjadi berita akhir-akhir ini karena beberapa danau alkali dan dataran garam merupakan sumber utama litium, yang dibutuhkan untuk membuat baterai mobil listrik dan kegunaan lainnya. Danau alkali juga muncul dalam bahasa Barat kuno: pelancong yang kehausan dan kehabisan air dua hari yang lalu menemukan sebuah kolam di gurun, dan anggota baru dari kelompok tersebut melompat ke dalam air payau dan meneguknya. Dia kemudian tersandung menjauh dari air, muntah-muntah, setelah itu pemimpin band yang singkat itu berkomentar, “air yang buruk.”
Sekali lagi, Anda mungkin berpikir bahwa air seburuk ini tidak akan mendukung kehidupan. Seperti halnya danau vulkanik yang bersifat korosif dan asam, hanya sedikit spesies selain mikroba yang dapat bertahan dalam kondisi keras di danau yang bersifat basa, namun beberapa spesies ini dapat menjadi sangat produktif. Faktanya, danau alkali mungkin merupakan salah satu perairan pedalaman yang paling produktif dalam hal jumlah biomassa yang dihasilkan setiap tahunnya.
Jadi, berbeda dengan pH lautan yang sangat mendekati 8,1, pH perairan benua berkisar antara 0,1 hingga 11,5, yang mewakili kisaran 250 miliar kali aktivitas ion hidrogen. Kehidupan ada dan bahkan tumbuh subur di hamparan luas ini. Kisaran pH yang sangat besar ini menghadirkan tantangan dan peluang bagi evolusi untuk menghasilkan spesies yang ekologi dan fisiologinya disesuaikan dengan bagian tertentu darinya: spesies berbeda untuk perairan yang sangat asam, perairan yang sedikit asam, perairan netral, perairan yang sedikit basa, dan perairan yang sangat basa perairan. perairan alkali.
Diekstraksi dari “Di luar lautan: kehidupan tersembunyi di danau, sungai, dan lahan basah” oleh David Strayer. Hak Cipta 2024. Diterbitkan dengan izin dari Johns Hopkins University Press.
