Mengapa total nitrogen (TN) perlu diukur? Nitrogen memiliki peran penting dalam lingkungan. Disebutkan dalam Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan Nomor 68 Tahun 2018 dan Nomor 5 Tahun 2014 bahwa total nitrogen (TN) merupakan parameter yang wajib dipantau sebelum air limbah dilepaskan ke lingkungan. American Public Health Association Nomor 4500-N menyebutkan beberapa metode yang dapat digunakan yakni metode Kjeldahl untuk penentuan total nitrogen organik, metode spektrofotometri untuk penentuan amonia serta nitrat dan nitrit. Namun tahukah Anda bahwa total nitrogen juga dapat langsung ditentukan melalui metode spektrofotometri? Hal ini tentunya akan menghemat waktu dan biaya operasi yang dikeluarkan.

Dalam lingkungan, nitrogen berperan sebagai nutrisi bagi tumbuhan, hewan juga makhluk mikroorganisme di lingkungan. Namun fungsi tersebut dapat bergeser pada kerusakan lingkungan jika jumlah nitrogen berlebih. Jika jumlahnya berlebih, maka jumlah oksigen terlarut dalam badan air akan berkurang, bahkan menjadi rendah sehingga dapat memicu efek domino yang berakibat rusaknya lingkungan. Tentunya berbagai metode dapat diaplikasikan untuk melakukan pemantauan nilai total nitrogen (TN).

Terdapat 3 bentuk senyawa nitrogen yaitu nitrogen organik, ammonia, nitrat dan nitrit. Senyawa nitrogen tersebut berasal dari berbagai sumber, seperti hasil buang ataupun pembusukan hewan dan tumbuhan, sisa pupuk, hasil buang manusia serta air limbah industri. Hal ini erat kaitannya pada siklus nitrogen yang ada di lingkungan. Dalam badan air, total nitrogen diartikan sebagai total Kjeldahl nitrogen (TKN), ammonia dan nitrit - nitrat. Dalam kata lain dapat diartikan juga bahwa total nitrogen dapat ditentukan dengan menentukan satu persatu kadar nitrat, nitrit, amonia dan total Kjeldahl nitrogen lalu menambahkan setiap hasil tersebut. Penentuan nitrogen melalui setiap parameter ini telah dibahas pada artikel sebelumnya.

Cara I : Penentuan Total Nitrogen Melalui Kadar Seluruh Senyawa Nitrogen 

Cara pertama yang dapat digunakan untuk menentukan nilai total nitrogen adalah dengan mengukur seluruh senyawa nitrogen yang terkandung dalam sampel. Umumnya penentuan ini dilakukan dengan membagi golongan menjadi total nitrogen anorganik dan total nitrogen organik serta ammonia. Kedua metode ini dijabarkan sebagai berikut : 

Tabel 1. Penentuan Kadar Parameter Nitrit, Nitrat dan Ammonia

Sebagai alternatif, analis dapat menggunakan metode oksidasi persulfat secara spektrofotometri untuk menentukan kadar total nitrogen anorganik secara langsung. Tentunya hal ini dapat menghemat waktu dan biaya yang diperlukan dalam hal operasional suatu laboratorium. Metode ini dilakukan dengan mereaksikan sampel dengan reagen Titanium klorida yang akan mereduksi nitrat dan nitrit yang ada sampel menjadi ammonia. Amonia ini kemudian direaksikan dengan klorin yang lebih lanjut akan bereaksi dengan salisilat sehingga membentuk 5-aminosalicylate yang akan dioksidasi nitroprusida sehingga menghasilkan kompleks berwarna biru. Hanya saja warna biru yang dihasilkan tertutup oleh warna kuning reagan, sehingga yang muncul adalah hijau. Intensitas warna ini berbanding lurus dengan kadar total nitrogen anorganik yang terkandung dalam sampel. Semakin tinggi kandungan nitrogen anorganik dalam sampel, semakin kuat intensitas warna yang muncul dan begitupun sebaliknya.

B. Penentuan Total Nitrogen Organik

Kadar total nitrogen organik dapat ditentukan melalui metode Kjeldahl. Disebutkan pada APHA 4500-N, bahwa total nitrogen Kjeldahl mencakup total nitrogen organik dan ammonia. Dari definisi tersebut, dapat dihitung kadar total nitrogen organik dengan pengurangan nilai TKN oleh kadar amonia yang didapatkan. Metode Kjeldahl ini dilakukan dalam 3 tahap yang terdiri dari tahap destruksi (digestion step), tahap destilasi (distillation step) dan tahap penentuan kadar (measurement step). Ketiga tahap tersebut dirangkum pada Tabel 2.

Tabel 2. Rangkuman Tahap Metode Kjeldahl

Dari hasil metode Kjeldahl, analis perlu menentukan kadar total nitrogen organik secara tersendiri menggunakan rumus berikut : 

Total Nitrogen Organik = Total Kjeldahl Nitrogen - Kadar Ammonia

Sehingga total nitrogen (TN) dapat dihitung dengan rumus : 

Total Nitrogen = Total Nitrogen Anorganik + Total Nitrogen Organik

Gambar 1. Instrumentasi Uji Kjeldahl (A) Alat Destruksi (B) Alat Destilasi dan (C) Alat Titrator Otomatis

Cara II : Penentuan Total Nitrogen Secara Langsung

Total nitrogen (TN) dapat ditentukan secara tidak langsung ataupun secara langsung. Jika dilakukan secara tidak langsung, terdapat beberapa opsi yang dapat dipilih seperti yang telah dijabarkan diatas. Namun jika hendak melakukan penentuan total nitrogen secara langsung, analis dapat melakukan metode alternatif ini. Sebagai disclaimer, metode ini hanya lah opsi lain yang dapat dipilih untuk penentuan total nitrogen. Jika analis perlu mengukur kadar parameter nitrogen lainnya, maka analis tetap disarankan untuk melakukan pengukuran terhadap parameter nitrogen tersebut sesuai dengan regulasi yang berlaku. 

Dalam penentuannya, metode ini berprinsip pada pengukuran secara spektrofotometri. Metode ini terdiri dari 2 tahap, yaitu tahap destruksi (digestion) dan tahap penentuan kadar. Pada tahap destruksi, dilakukan penambahan reagen alkaline persulphate pada sampel, campuran lalu dipanaskan pada suhu 105^oC selama +/- 30 menit pada reaktor. Pada tahap ini, reagen alkaline persulphate akan bereaksi dengan semua senyawa nitrogen yang terkandung dalam sampel dengan mengoksidasinya menjadi nitrat. Setelah hasil destruksi mencapai suhu ruang, dilakukan penambahan indikator yang dapat membentuk kompleks dengan ion nitrat. Warna kuning akan muncul pada larutan sampel jika sampel mengandung senyawa nitrogen, dan dapat ditentukan kadarnya dengan mengukur absorbansi larutan pada panjang gelombang 420 nm.

Gambar 2. Alat Analisa Total Nitrogen (A) Alat Reaktor/Destruksi dan (B) Alat Kolorimeter dan Spektrofotometer

Daftar Pustaka 

America Public Health Associations. APHA Nitrogen 4500-N https://www.edgeanalytical.com/wp-content/uploads/SoilsBiosolids_SM4500-Norg.pdf 

Badan Standardisasi Nasional. 2006. Standar Nasional Indonesia (SNI) Nomor 06.6989 Tentang “Air dan Air Limbah - Bagian 52 : cara Uji Kadar Nitrogen Organik Secara Makro Kjeldahl dan Titrasi” diakses dari https://akses-sni.bsn.go.id/viewsni/baca/3036 pada Tanggal 6 Juni 2024

Badan Standardisasi Nasional. 2005. Standar Nasional Indonesia (SNI) Nomor 06.6989 Tentang “Air dan Air Limbah - Bagian 30 : Cara Uji Kadar Amonia dengan Spektrofotometer secara fenat” diakses dari https://akses-sni.bsn.go.id/viewsni/baca/3014 pada Tanggal 6 Juni 2024

United State Environmental Protection Agency (US.EPA). 1993. Method 351.2 Determination of Total Kjeldahl Nitrogen by Semi-automated Colorimetry, 

Environmental Protection Agency. 2010. Total Nitrogen, https://nepis.epa.gov/Exe/ZyNET.exe/P10070OQ.TXT?ZyActionD=ZyDocument&Client=EPA&Index=2006+Thru+2010&Docs=&Query=&Time=&EndTime=&SearchMethod=1&TocRestrict=n&Toc=&TocEntry=&QField=&QFieldYear=&QFieldMonth=&QFieldDay=&IntQFieldOp=0&ExtQFieldOp=0&XmlQuery=&File=D%3A%5Czyfiles%5CIndex%20Data%5C06thru10%5CTxt%5C00000016%5CP10070OQ.txt&User=ANONYMOUS&Password=anonymous&SortMethod=h%7C-&MaximumDocuments=1&FuzzyDegree=0&ImageQuality=r75g8/r75g8/x150y150g16/i425&Display=hpfr&DefSeekPage=x&SearchBack=ZyActionL&Back=ZyActionS&BackDesc=Results%20page&MaximumPages=1&ZyEntry=1&SeekPage=x&ZyPURL diakses pada 17 Mei 2024