NASIB ZAT NASIB ZAT TOKSIK/PENCEMAR DI TOKSIK/PENCEMAR DI

DALAM ORGANISME DAN DALAM ORGANISME DAN LINGKUNGANLINGKUNGAN

Oleh :Oleh :

Dra. HERNAYANTI, MSiDra. HERNAYANTI, MSi

22

NASIB ZAT TOKSIK/PENCEMAR DI DALAM NASIB ZAT TOKSIK/PENCEMAR DI DALAM ORGANISME DAN LINGKUNGANORGANISME DAN LINGKUNGAN

A. A. PERILAKU ZAT TOKSIK DI LUAR ORGANISMEPERILAKU ZAT TOKSIK DI LUAR ORGANISME Dipengaruhi Oleh :Dipengaruhi Oleh :1)1) Sumber pencemarSumber pencemar2)2) Lamanya introduksi <pemasukan>Lamanya introduksi <pemasukan>3)3) Tempat masuknya/jalur masuk zat toksikTempat masuknya/jalur masuk zat toksik4)4) Bentuk dan jumlah zat toksik yang sampai ke Bentuk dan jumlah zat toksik yang sampai ke

lingkunganlingkungan

A. PERILAKU ZAT TOKSIK DI LUAR ORGANISME B. PERILAKU ZAT TOKSIK DI DALAM ORGANISME

33

1. SUMBER PENCEMAR

a) Sumber DistributifZat pencemar sampai pada waktu yang bersamaan di beberapa tempat di lingkungan

Contoh : Pestisida yang dipakai oleh petani dalam pertanian Bahan kimia untuk rumah tangga Gas buangan mobilb) Sumber Non Distributif

Sumber pencemar terlokasi pada satu titikContoh : Pabrik

TPA Sampah

44

2. LAMA INTRODUKSI2. LAMA INTRODUKSI

A. TUNGGALContoh : Pembuangan Limbah insidentil Kecelakaan mobil tangki Penggunaan pestisida sekali sajaB. KONTINYUContoh : Pencemaran partikel Pb oleh lalu lintas SO2 yang dihasilkan dari proses pembakaran

industri Deterjen rumah tangga dipakai setiap hari

55

3. JALUR MASUKNYA ZAT3. JALUR MASUKNYA ZAT

Malathion, paration <insektisida organofosfat> lewat kulit<dermal> keracunan

CO masuk lewat proses inhalasi keracunan akut

As tertelan <oral> racun akut

Contoh : Pestisida dipergunakan sebagai EMULSI dengan air

bagian-bagiannya mudah bebas Pestisida bentuk butir, kapsul bebas

secara perlahan-lahan

4. BENTUK DAN JUMLAH ZAT YG SAMPAI KE 4. BENTUK DAN JUMLAH ZAT YG SAMPAI KE LINGKUNGANLINGKUNGAN

66

Senyawa PCB <Poliklobifenil> masuk ke udara melalui :

Cerobong asap Instalasi pembakaran sampah atau masuk ke

dalam air lewat instalasi penjernih air keadaan berbeda penyebaran PCB lebih diffus di udara

KESIMPULAN Timbulnya efek yang merugikan, tergantung jumlah zat pencemar yang akhirnya sampai ke lingkungan

77

Penimbunan kering dan basah

PenguapanPenguapan

Pengeluaran

Pengendapan bio akumulasi

Adsorbsi

desorpsi pencucian alami

Gambar proses pengangkutan dan perubahan bentuk toksikan

TOKSIKAN

Udara Fotolisis

SEDIMEN, TANAH

Fotolisis degradasi

AIRHidrolisis, Fotolisis,

Degradasi, Mikrobial,Oksidasi

BIOTAMetabolisme

88

Emisi V I A D T Imisi

A B

Gambar skematis faktor penting yang mempengaruhi nasib suatu zat dalam lingkungan.

V = Kehilangan penyebaran

I = Masukan

A = Adsorbsi

D = Desorbsi

T = Transformasi

99

GARIS ANTARA A DAN B

Menggambarkan transport IMAJINER ZAT tersebut yang ditentukan oleh sifat aliran lingkungan UDARA atau AIR

IMISI lebih rendah dari EMISI karena di dalam lingkungan terjadi proses yang mempengaruhi besarnya transport zat pencemar dari A ke B

TITIK A

Adalah tempat introduksi zat

TITIK B

Suatu titik pada jarak sembarang dari A tempat terdapat orang/organisme lain yang ingin kita ketahui besarnya pendedahan zat toksik

1010

KOLOM A < Emisi >

Banyaknya zat toksik yang masuk ke dalam lingkungan

KOLOM B < Imisi >

Jumlah zat toksik yang terdapat pada titik PENDEDAHAN

PANAH “V”

Menunjukkan kehilangan penyebaran dari zat pencemar

Contoh :

Zat pencemar dapat hilang dari lingkungan air melalui proses penguapan

Menguap pada permukaan air Menguap bersama molekul air

1111

PANAH I

Masuknya zat pencemar dari tempat lain

Misal : Senyawa Sox, NOx atau partikel Pb dari udara masuk ke air bersama air hujan

PANAH A ADSORBSI

Adsorbsi :

Kemampuan zat toksik untuk menempel pada permukaan Adsorben <tempat menempel>

tanah, sedimen, air

sebagai zarah yang melayang-layang <bahan organik>

1212

Contoh :Contoh : Mineral tanah liat, Asam humus mudah mengadsorbsi Mineral tanah liat, Asam humus mudah mengadsorbsi

zat toksik dalam bentuk ion zat toksik dalam bentuk ion CdCd2+2+, Pb , Pb 2+2+

Tanah dan sedimen sangat efisienTanah dan sedimen sangat efisien adsorbsi adsorbsi ion Cd, Cu, Hg, Herbisida Parakuat ion Cd, Cu, Hg, Herbisida Parakuat

Pasir MurniPasir Murni

Hampir tidak mempunyai daya AdsorbsiHampir tidak mempunyai daya Adsorbsi zat toksik zat toksik mudah ditransport ke tempat lainmudah ditransport ke tempat lain

Hewan yang menelan partikelHewan yang menelan partikel

MolluscaMollusca sedimen perairan sedimen perairan

Mudah dimasuki zat toksikMudah dimasuki zat toksik

1313

PANAH DPANAH D DesorbsiDesorbsi

DesorbsiDesorbsi Kebalikan Adsorbsi yaitu kemampuan zat Kebalikan Adsorbsi yaitu kemampuan zat toksik untuk melepaskan diri dari Adsorben.toksik untuk melepaskan diri dari Adsorben.

Dalam keadaan normal A dan D seimbangDalam keadaan normal A dan D seimbang

Perpindahan zat toksik di lingkungan selain tergantung Perpindahan zat toksik di lingkungan selain tergantung sifat kimianya juga tergantung pada SIFAT sifat kimianya juga tergantung pada SIFAT LINGKUNGANNYALINGKUNGANNYA

1414

PERUBAHAN ZAT PENCEMAR DI LINGKUNGAN

Sifat biotik dan abiotikLingkungan Mempengaruhi toksisitas zat pencemar

Contoh : Detergen Bahan pembentuk utama

Na5P3O10 < Natrium Tripolifosfat > mengalami hidrolisis dalam lingkungan air sifat toksik hilang proses hidrolisis

P3O105- + 2H2O 2 HPO4

2- + H2PO4

1515

Komponen organofosfat dan karbamat dihidrolisis dalam air mengalami degradasi sifat toksik hilang

Organoklorin tidak mengalami hidrolisis tetapi dipecah perlahan-lahan oleh mikroorganismesifat toksik hilangnya lebih lama

PROSES OKSIDASI ABIOTIK

<TANAH> mempengaruhi sifat toksik zat pencemar

ALDRIN DIELDRIN tetap toksik

1616

Waktu paruh organoklorin di dalam tanah 2 – 4 tahun

Organofosfat 1 minggu

Karbamat 1 – 10 minggu

Orgonoklorin lambat didegradasi mikrobia tanah berada lebih lama dalam tanah sifat toksik tetap/tidak hilang butuh waktu bertahun-tahun untuk mendegradasi

Cahaya matahari

reaksi fotolisis

terjadinya kabut fotokimia

terjadinya lubang ozon CFC

Sifat lebih toksik dari senyawa asal

1717

PERAN JASAD RENIK Jamur dapat melakukan transformasi zat Bakteri tosikdalam keadaan aerob

/anaerob

Proses Oksidasi H2S

1) H2S S Bakteri Fotosintetik dlm lingkungan anaerob

2) H2S

S SO42- + E, bakteri kemoautotrop

dalam SO3 lingkungan aerob

1818

Penguraian oleh mikroba pelindung vital terhadap pencemaran lingkungan, tetapi kadang-kadang menghasilkan senyawa yang lebih toksik

Contoh : Hg Anorganik CH3Hg

Proses Biodegradasi <metil merkuri> CO2 dalam lingkungan anaerob mengalami reduksi

dalam tanah CH4 <metan>

CO2 + 4 H2O CH4 + 2 H2O

Padahal kemampuan CH4 dalam menyerap energi matahari 30 kali lebih kuat dari CO2 Efek rumah kaca meningkat

1919

Tanah Asam Meningkatkan kelarutan logam-logam berat dalam tanah Membunuh bakteri/jamur

Jadi ada proses kompleks yang menentukan jumlah zat pencemar yang sampai ke dalam lingkungan A yang akhirnya sampai ke B.

Faktor lain yang berpengaruh adalah iklim

Pada suhu tinggi zat pencemar lebih cepat hilang dari pada suhu rendah

2020

Zat pencemar di lingkungan perairan sebelum masuk tubuh organisme dapat mengalami proses :

1. Bioakumulasi 2. Biokonsentrasi3. BiomagnifikasiSehingga zat pencemar yang masuk bisa bersifat lebih

toksik dari senyawa asalnya dan konsentrasi yang masuk dalam tubuh organisme makin tinggi.

Contoh : DDT dan Hg

Adalah pengambilan dan retensi pencemar oleh makhluk hidup dari lingkungan melalui suatu mekanisme atau lintasan

1. BIOAKUMULASI

2121

2. BIOKONSENTRASI

Adalah pengambilan dan retensi pencemar Adalah pengambilan dan retensi pencemar LANGSUNG dari massa air oleh makhluk hidup LANGSUNG dari massa air oleh makhluk hidup melalui jaringan seperti insang atau epitelmelalui jaringan seperti insang atau epitel

Adalah suatu proses dimana zat toksik bergerak dari Adalah suatu proses dimana zat toksik bergerak dari satu tingkat tropik ke tingkat tropik lainnya dan satu tingkat tropik ke tingkat tropik lainnya dan menunjukkan peningkatan kepekatan dalam makhluk menunjukkan peningkatan kepekatan dalam makhluk hidup sesuai dengan tingkat tropiknya dalam rantai hidup sesuai dengan tingkat tropiknya dalam rantai makananmakanan

makin tinggi tingkat tropik suatu makin tinggi tingkat tropik suatu organismeorganisme zat toksik kadarnya makin zat toksik kadarnya makin meningkat <mengalami perbesaran meningkat <mengalami perbesaran biologis/penggandaan biologik> biologis/penggandaan biologik>

3. BIOMAGNIFIKASI

2222

PERILAKU ZAT PENCEMAR DI DALAM TUBUH PERILAKU ZAT PENCEMAR DI DALAM TUBUH ORGANISMEORGANISME

Imisi E2

Dosis V A D E1

T

B Rintangan D Badan

Banyaknya beban pada reseptor

Faktor penting yang mempengaruhi nasib suatu zat pencemar di dalam tubuh organisme

V = kehilangan karena penyebaranE1 = Ekskresi zat yang tidak berubahE2 = Ekskresi sesudah transformasiA = AdsorbsiD = DesorbsiT = Transformasi

2323

RINTANGAN BADAN-BADAN YANG HARUS DILALUI RINTANGAN BADAN-BADAN YANG HARUS DILALUI ZAT TOKSIKZAT TOKSIK

1. Zat toksik yang masuk lewat jalur Inhalasigas, partikel masuk saluran

pernapasan Rongga hidung <nasofaring> Tracheo bronchial Alveoli Yang berbentuk gas

NH3, SO2 hidrofil <mudah larut dalam air> cepat diserap lewat hidungHC aromatik, alifatik, keton, alkohol lipofil <mudah larut dalam lemak> mudah masuk dalam alveoli dan darah

CO, H2S masuk paru-paru dan darah

O3 <ozon> bronchiolus

2424

Zat toksik yang berbentuk partikel

PARTIKELAdalah debu atau padatan halus aerosol yang banyak terdapat di udara

Partikel ukuran < 10 µ masuk saluran pernapasan

Ukuran 5 – 10 µ masuk tersaring oleh bulu-bulu hidung trachea dan bronchus

Ukuran 2 – 5 µ masuk diendapkan dalam alveoli paru-paru

Contoh : Debu silika, debu kapas, debu asbes

2525

2.2. Zat toksik yang masuk tubuh lewat kulit Zat toksik yang masuk tubuh lewat kulit jalur dermaljalur dermal

a) Tidak terjadi apa-apa <barrier kulit efektif> kulit sehatContoh : Zat anorganik <Hg, Pb dalam bentuk logam murni>

b) Zat toksik bereaksi dengan kulit setempat IRITAN PRIMERContoh : zat organik fenol, alkohol

cepat diserap kulitc) Zat toksik menembus kulit dan berkonjugasi

dengan protein jaringan <sensitizer>Contoh : DDT <lipofilik>

malathion, paration <hidrofilik>Cepat diserap kulit daripada yang masuk lewat

inhalasi dan oral

2626

3. Zat toksik yang masuk lewat jalur ORAL <mulut dan saluran pencernaan> akan rintangi oleh :

Di mulut enzim saliva Di lambung asam lambung <HCl> zat toksik tidak

tahan asam hancur, yang tahan asam masuk USUS HALUS

Di usus halus mengandung cairan yang bersifat basa zat toksik akan dinetralisir

Usus besar zat toksik diencerkan oleh adanya makanan <isi usus>

Gerakan usus mendorong isi usus ke arah anus untuk dibuang diekskresikan keluarzat toksik yang dapat melewati rintangan tersebut

dapat masuk dalam peredaran darahHg, Pb, Cd dll

2727

4. Zat toksik yang masuk lewat jalur parenteral <suntikan>

Zat toksik yang masuk tubuh lewat suntikan dapat langsung masuk ke dalam darah <IV = intravena>

Zat toksik yang masuk tubuh secara tidak langsung suntikan <IM = Intramuskuler> atau lewat otot dan suntikan <ID = Intradermal>lewat bawah kulit <subcutan> dan lewat intraperitonium

akan masuk dalam peredaran darahContoh :Morfin, barbiturat dll

2828

PERPINDAHAN ZAT TOKSIK DI DALAM TUBUH ORGANISME

Ditentukan oleh DOSISDOSIS

Fraksi zat toksik yang diserap dari jumlah zat toksik yang mengenai bagian luar tubuh, setelah melewati rintangan-rintangan badan.

Terdedahnya bagian luar diiukuti fase yang mengenai bagian dalam tubuh.

Jumlah zat toksik yang berhasil sampai pada reseptor yaitu tempat zat toksik tersebut bekerja

sangat dipengaruhi dosis yang masuk tubuh

Panah V menggambarkan penyebaran zat toksik setelah masuk tubuh oleh aliran darah, getah bening dll.

2929

Panah AZat diadsorbsi pada komponen tubuh tertentu seperti protein plasma dan jaringan lemak waktu tinggal zat menjadi lebih lama.Ikatan pada protein plasma transport zat ke reseptor lebih cepat

Adsorbsi pada jaringan tertentu jumlah molekul yang mencapai reseptor menjadi lebih kecilA dan D seimbangZat yang terikat pada protein dan tempat penimbunan lemak selalu dalam keseimbangan dengan molekul zat yang mengalir bebas

3030

b) PERUBAHAN DALAM BADANPerubahan bentuk <Transformasi> zat toksik di dalam organisme kebanyakan melalui proses enzimatisOrgan terpenting dalam proses biotransformasi hatiPanah T <Transformasi>E1 Proses detoksifikasi zat toksik dan dilanjutkan dengan ekskresiE2 Proses bioaktivasi paration

paraoxonPanah D Banyaknya beban pada reseptor atau dosis zat toksik yang dapat mencapai reseptor <organ/jaringan sasaran>Zat toksik diekskresikan lewat hati, ginjal, empedu, faeces, rambut

3131

Apabila suatu zat toksik terutama zat hepatotoksik CCL4 tidak dapat didetoksikasi/dinetralisir hepar akan menyebabkan degenerasi pada sel tersebut terutama zat toksik yang bersifat LIPOFIL

Karena mudah larut dalam lemak mudah melewati membran sel hepar

Induksi enzimZat lipofil berpengaruh langsung terhadap penambahan retikulum endoplasma sehingga terjadi pembesaran sel hepar diikuti oleh peningkatan enzim-enzim dalam hepar SGOT, SGPT kerusakan hepar

Zat toksik lipofil yang tidak dapat diuraikan atau dikonjugasikan lebih lanjut akan mengadakan ikatan dengan makromolekul hepar yang bersifat tidak balik kerusakan hepar meningkat

3232

Jenis – jenis kerusakan hepar oleh zat toksik

a) KOLESTATISTerjadi gangguan pada saluran-saluran penting untuk sekresi empedu karena afinitas metabolit terhadap saluran-saluran tersebut. Rute ekskresi hepar – empedu – Faeces terganggu

b) NEKROSISGejala kerusakan hepar yang dapat menimbulkan kematian sel hepar karena pengikatan retikulum endoplasma oleh metabolit

3333

Jenis – jenis nekrosis :

1. PIKNOSISDitandai dengan nukleus yang mengkerut sehingga badan nukleus menjadi tidak beraturan. Butir-butir kromatin membentuk globulus

2. KARIOREKSISDitandai dengan pecahnya nukleus serta hancurnya butir-butir kromatin menjadi pecahan-pecahan yang tersebar di dalam sel

3. KARIOLISISDitandai dengan larutnya butir-butir kromatin serta butir-butir yang telah larut berdifusi melalui membran nukleus gambaran histologisvakuola kosong

4. HEPATOMA <kanker hati>Beberapa metabolit dapat merusak rantai nukleotid DNA. Karena metabolit cenderung mengikat molekul-molekul DNA sel baru ganas, sifat-sifat tersebut akan diwariskan pada keturunannya.