biomarker sebagai piranti pendeteksi dini dampak pencemaran laut

BIOMARKER SEBAGAI
PIRANTI PENDETEKSI DINI
DAMPAK PENCEMARAN LAUT
Akbar Tahir
Akbar Tahir
1. PENDAHULUAN
1.1. Pencemaran Laut
Di seluruh dunia, terdapat sekitar 3,5 milyar manusia hidup
di sekitar wilayah pesisir, dengan radius hingga 100 km dari bibir
pantai. Sehingga tidak mengherankan apabila limbah yang
berasal dari rumah tangga dan industri menyebabkan dampak
merusak di wilayah pesisir (Moore et al., 2004). Pencemaran laut
baik oleh senyawa organik dan logam berat menjadi sedemikian
meluas,
sejalan
dengan
semakin
berkembangnya
kegiatan-
kegiatan industri dan pertambangan di abad XIX dan semakin
berkembang
hingga
saat
ini.
Bahan-bahan
pencemar
di
lingkungan laut yang diketahui berasal dari berbagai aktifitas
manusia telah lama diketahui memiliki dampak buruk yang tidak
diinginkan, yang memiliki kemampuan dalam merusak integritas
ekosistem di lingkungan lautan. Hal ini terutama disebabkan
karena dampak pencemaran anthropogenik di lingkungan lautan
telah sedemikian lama dibiarkan terjadi tanpa ada kepedulian
(ignored and neglected) hingga dampak yang dahsyat terjadi
pada lingkungan dan sumberdaya yang terkandung di dalamnya.
Masalah
pencemaran
laut
telah
menarik
perhatian
masyarakat internasional karena berbagai jenis bahan pencemar
seperti: pestisida organoklorin (OCP), polychlorinated biphenyls
(PCBs),
polyaromatic
hydrocarbons
(PAHs),
polychlorinated
dibenzo-dioxins (PCDDs), berbagai jenis logam berat, dsbnya,
terakumulasi di dalam jaringan tubuh berbagai organisme laut
dan
melalui
jaring
makanan
dapat
terakumulasi
dan
menimbulkan bahaya pada kesehatan manusia.
1
Akbar Tahir
Pemantauan pencemaran laut menjadi hal penting sejalan
dengan semakin banyaknya bahan pencemar yang masuk ke
lingkungan laut setiap tahun (Livingstone et al., 2000). Sedang
kenyataan menunjukkan bahwa kondisi lingkungan laut tidak
selamanya dapat didiagnosa hanya dengan melakukan analisis
kimia air, karena tidak mampu untuk memberikan informasi
tentang kesehatan organisme dan lingkungan tempat hidupnya.
Selain itu, analisis kimia air juga dapat mengalami kegagalan
dalam mendeteksi kehadiran bahan pencemar karena rendahnya
konsentrasi yang disebabkan oleh peningkatan konsentrasi yang
sangat lambat, namun bisa jadi memiliki dampak biologis yang
signifikan.
Oleh Walker et al. (1996), bahan pencemar (pollutant)
didefinisikan sebagai suatu bahan kimia yang telah melampaui
konsentrasi awalnya dan memiliki potensi menyebabkan bahaya
(harm). Bahaya yang dimaksud disini termasuk perubahanperubahan biokimiawi dan fisiologis yang dapat menghasilkan
dampak buruk pada kemampuan organisme untuk beranak atau
bertelur, tumbuh dan bertahan hidup.
Petrocelli (1985)
untuk
Sedangkan Rand and
menggunakan istilah toxicant
menggambarkan
suatu
bahan
kimia
(bahan toksik)
yang
mampu
menghasilkan suatu dampak buruk (adverse effect ) dalam suatu
sistem biologis melalui pengrusakan struktur dan fungsi atau
menyebabkan kematian. Toxicant
disini adalah bahan kimia
asing (xenobiotics) yang dapat memasuki lingkungan perairan
baik oleh unsur kesengajaan atau karena suatu kecelakaan yang
menyebabkan terganggunya kualitas air dan membuatnya tidak
layak untuk kehidupan perairan (Heath, 1995). Suatu senyawa
kimia asing tidak mendapat tempat dalam suatu proses biokimia
normal dari suatu organisme (Walker et al., 1996).
2
Akbar Tahir
Bahan pencemar berbeda dengan toxicant dalam konteks
keluasan
artinya,
dimana
bahan
kimia
pencemar
dapat
menyebabkan terjadinya perubahan faktor-faktor abiotik seperti
pH, salinitas dan suhu dari sistem perairan yang terkena dampak
pencemaran.
semua
Adapun terminologi kontaminan adalah mencakup
senyawa
atau
bahan
yang
melampaui
konsentrasi
awalnya, baik berupa xenobiotics, bahan kimia yang terdapat
secara alamiah maupun sengaja dimasukkan, yang tidak harus
senantiasa menimbulkan bahaya bagi kemampuan organisme
untuk tetap hidup. Kontaminan akan berubah menjadi bahan
pencemar apabila kehadirannya dalam suatu lingkungan mampu
merubah kondisi faktor-faktor biotik atau abiotik (atau keduanya)
yang selanjutnya akan berdampak pada
kemampuan biota
perairan untuk tetap hidup di lingkungan tersebut.
Baik bahan pencemar maupun toxicant adalah bahan kimia
yang konsentrasinya jauh di atas konsentrasi yang umumnya
terdapat di lingkungan. Kebanyakan dari bahan-bahan kimia
toksik yang merupakan bahan pencemar potensial, seperti logam
berat, dioksida sulfur, oksida nitrogen, methyl mercury dan PAHs,
terdapat di alam sebelum keberadaan manusia di bumi ini.
Namun akibat aktifitas manusia, maka terjadilah apa yang kita
kenal sebagai pencemaran dan menurut sumbernya dibedakan
atas ‘point sources’ (pembuangan yang dilakukan secara sengaja:
limbah kota, limbah pabrik, dsbnya) dan ‘non-point sources’ (dari
berbagai sumber yang sulit untuk secara langsung diidentifikasi,
misalnya: PAHs yang bersumber dari hasil pembakaran bahan
bakar minyak tidak sempurna pada kendaraan bermotor).
Bahan pencemar juga dapat diklasifikasikan menurut cara
aksi
dan
target
lokasi
(misalnya:
ginjal,
hati),
dampak
3
Akbar Tahir
fisiologisnya
(misal:
kanker,
mutasi,
respon
immun),
jenis
penggunaannya (misal: pestisida), bentuk fisik (misal: cairan,
gas), potensi toksiknya (misal: rendah, tinggi atau ekstrim) atau
dampaknya pada sumberdaya perairan (Rand and Petrocelli,
1985). Selanjutnya, bahan pencemar dikategorikan menurut
bentuk
kimianya
(ion
anorganik,
bahan
organik,
senyawa
organometalik, isotop radioaktif atau lainnya.
Seperti telah kita ketahui bersama, sebagai akibat dari
beragam
kegiatan
pembangunan
yang
dilakukan
manusia,
sejumlah bahan pencemar memasuki perairan (sungai, estuarin,
perairan laut) melalui udara, pembuangan limbah cair, drainase,
saluran irigasi, dsbnya. Di dalam kolom air bahan pencemar
mengalami proses transformasi sifat-sifat fisik dan/atau kimianya melalui proses-proses sedimentasi, resuspensi, flokulasi,
adsorpsi atau desorpsi, presipitasi, oksidasi atau reduksi, dsbnya,
dalam berbagai kondisi perairan yang berbeda dalam hal pH,
salinitas, DO, potensi redoks, dsbnya, yang terdapat di alam.
Tidak jarang, transformasi bahan kimia pencemar dimediasi oleh
mikroba. Tingkah laku, nasib akhir (deposisi) dan toksisitas dari
bahan pencemar sangat bergantung pada kondisi fisik dan kimia
keberadaannya
dalam
suatu
lingkungan.
Sehingga
untuk
mengevaluasi dampak bahan pencemar terhadap ekosistem,
maka
diperlukan
pemahaman
pada
tingkah
lakunya
pada
berbagai kondisi lingkungan dan mekanisme-mekanisme yang
mengendalikannya.
Bahan organik yang membusuk, baik yang berasal dari
limbah domestik dan limbah industri yang tidak atau belum
terolah
baik,
kemudian
dirombak
oleh
mikroba
yang
mengkonsumsi banyak DO selama proses dekomposisi. Konsumsi
4
Akbar Tahir
oksigen mikroba ini disebut kebutuhan oksigen biologis (BOD:
biological oxygen demand). Bila tidak terjadi pengadukan yang
cukup baik dalam perairan, maka peningkatan nilai BOD akan
mengakibatkan peningkatan beban bahan organik yang berakhir
pada kondisi dengan DO rendah/hypoxia (Heath, 1995). Hypoxia
dapat memiliki dampak signifikan pada proses fisiologis pada ikan
dan
biota
perairan
lainnya,
seperti
semakin
meningkatnya
toksisitas suatu bahan kimia pada kondisi DO rendah. Penelitian
Heath (1991) tentang
pemaparan sublethal logam Cu selama
seminggu meningkatkan respon stress ikan bluegill (Lepomis
macrochirus) pada kondisi hypoxia.
Kandungan
nitrogen
dan/atau
posfor
dalam
limbah
domestik, run-off pertanian dan deterjen, dapat berdampak
toksik pada organisme perairan bahkan pada konsentrasi rendah
karena kondisi eutrofikasi yang disebabkannya (Connel et al.,
1999). Eutrofikasi menyebabkan perubahan harian yang sangat
besar dalam DO perairan akibat fotosintesis pada siang hari dan
respirasi
pada
malam
hari.
Respirasi
fitoplankton
dapat
menyebabkan DO rendah hingga saat matahari terbit (Heath,
1995). Terhentinya eutrofikasi akibat habisnya nutrien bagi
fitoplankton pada akhirnya akan menimbulkan nilai BOD yang
tinggi.
1.2. Ekotoksikologi
Terminologi Ekotoksikologi berasal dari kata ‘ekologi’ dan
‘toksikologi’ yang pertama kali digunakan oleh Truhaut pada
tahun 1969 (Walker et al., 1996), merupakan cabang dari
toksikologi yang mempelajari dampak toksik dari bahan-bahan
alami dan buatan pada makhluk hidup (seperti: ikan, alga,
5
Akbar Tahir
krustase), di daratan maupun di perairan, penyusun biosfir.
Sedang definisi lain dari ekotoksikologi adalah studi tentang
dampak berbahaya dari bahan-bahan kimia terhadap ekosistem
(Rand and Petrocelli, 1985).
Fokus ekotoksikologi terutama pada dampak toksik bahan
kimia dan radiasi terhadap tingkatan biologis dari individu hingga
komunitas (Wright and Welbourn, 2002). Ekotoksikologi berakar
pada toksikologi klasik yang terfokus pada manusia, walaupun
seringkali
menggunakan
spesies
lain
sebagai
model
atau
pengganti manusia. Sedangkan ekotoksikologi lebih menekankan
pada studi tentang distribusi bahan-bahan kimia di lingkungan,
termasuk deposisi dan dampak yang ditimbulkannya. Sejatinya,
ilmu ekotoksikologi dapat dijadikan sebagai sumber informasi
baik kepada pihak legislatif maupun badan-badan pengawas
terhadap kemungkinan-kemungkinan timbulnya dampak buruk
dari penggunaan bahan kimia terhadap individu organisme dan
ekosistem (van der Oost et al., 2003).
1.3. Perkembangan Toksikologi Perairan
Kepedulian terhadap lingkungan bukanlah fenomena baru.
Sejak tahun 500 SM, para legislator di Athena telah mengajukan
produk hukum tentang pelarangan pembuangan sampah di
tempat-tempat yang telah ditentukan di luar tembok kota, dan
kerajaan
Roma
pembuangan
Kuno
sampah
di
memiliki
sungai
hukum
Tiber
yang
melarang
(Zakrzewski,
2002).
Berikutnya pada tahun 1775 seorang dokter di London, Percival
Pott, menghubungkan peningkatan tajam kasus kanker skrotum
pada
pekerja
pembersih
cerobong
asap
yang
mengandung
banyak debu batu bara (Zakrzewski, 2002). Kemudian pada
6
Akbar Tahir
tahun 1815, M.J.B. Orfila menerbitkan buku pertama tentang
dampak berbahaya bahan kimia pada organisme (Rand and
Petrocelli, 1985). Pada tahun 1920-an kajian sistematik tentang
dampak dari bahan perasa makanan, obat-obatan dan pestisida
pada hewan percobaan (Rand and Petrocelli, 1985). Akan tetapi,
kebanyakan hasil dari studi-studi awal tentang toksikologi hanya
terpusat pada deteksi dan penentuan bahan kimia contoh pada
hewan tumbuhan, sangat sedikit perhatian yang diberikan pada
dampak dari bahan-bahan kimia ini pada individu hewan atau
pada ekosistem (Walker et al., 1996).
Toksisitas
dari
bahan
pencemar
terhadap
ekosistem
perairan sangat bergantung pada bentuk kimia dan fisik bahan
pencemar, dan dampak toksiknya bergantung pada asupan,
distribusi, proses eliminasi dan biotransformasi yang dilakukan
oleh organisme. Potensi toksik dari suatu bahan pencemar sangat
erat terkait dengan konsentrasi aktifnya dalam kompartemen
tubuh dimana bahan kimia mengeluarkan atau melepaskan
dampak toksiknya (bio-fase) yang berujung pada perubahan
respon biologisnya.
Selama dan sesaat setelah Perang Dunia II, industri kimia
mulai secara cepat mengembangkan bahan-bahan kimia, seperti
pupuk, pestisida dan herbisida yang dengan sangat cepat pula
digunakan
tersebut
secara
global.
berdampak
positif
Penggunaan
pada
bahan-bahan
beberapa
aspek
kimia
seperti
peningkatan hasil pertanian, penurunan kasus kejadian malaria.
Hal ini mendorong produksi bahan-bahan kimia seperti PCBs,
OCPs, PAHs, PCDFs dan PCDDs, yang semakin menambah beban
lingkungan terhadap bahan-bahan kimia organik asing ini (van
der Oost et al., 2003). Sejalan dengan perkembangan waktu,
7
Akbar Tahir
masyarakat mulai menyadari dan peduli dengan dampak dari
bahan-bahan kimia sintetis (seperti DDT dan PCBs), baik dari
aspek penyebaran residunya maupun pada aspek dampak yang
mulai terlihat pada ikan dan hewan-hewan lainnya di perairan.
Hal ini terlihat dari maraknya uji coba dalam toksikologi perairan
yang menggunakan uji akut menggunakan bahan-bahan kimia
sintetik pada berbagai laboratorium (Rand and Petrocelli, 1985).
Kelompok utama dari bahan kimia toksik terhadap biota
perairan adalah logam, chlorine, sianida, ammonia, deterjen,
asam, pesitisida, PCBs, hidrokarbon minyak dan beberapa bahan
kimia lainnya (Heath, 1995).
Logam
Logam adalah bahan alami yang telah ada sejak bumi
terbentuk. Dalam banyak hal, logam menjadi bahan pencemar
dimana aktifitas manusia memaparkan dan melepaskannya dari
formasi batuan (melalui penambangan dan pelarutan) yang
kemudian menempatkan logam-logam pada posisi yang dapat
menyebabkan kerusakan lingkungan (Heath, 1995; Walker et al.,
1996). Logam disini termasuk logam berat (misal: Cu, Zn, Hg),
logam alkali tanah (misal: Ca, Mg), logam alkali (misal: Na, K),
lantanida, aktinida (misal: Uranium) dan metalloida (misal: Si, As
dan Se). Logam memasuki lingkungan perairan dari buangan
berbagai jenis industri, limbah domestik, limbah ban bekas,
bekas tambang, dsbnya (Heath, 1995; Swan River Trust, 1999).
Pada kelompok logam dikenal istilah logam esensial (Ca, P, K,
Mg,
Na
dan
S)
yang
dibutuhkan
dalam
proses
fisiologis
organisme, dan juga dikenal ‘trace metals’ yaitu beberapa jenis
logam yang dibutuhkan dalam konsentrasi rendah untuk fungsi
8
Akbar Tahir
normal proses-proses fisiologis hewan dan tumbuhan (termasuk:
Cu, Zn, Fe, Mn, Co, Se, I). Sedang banyak jenis logam lainnya
bersifat non-esensial (misal: Cd, Hg, Pb) yang bersifat sangat
toksik pada konsentrasi tertentu, yang dapat menimbulkan
dampak defisiensi karena berkompetisi dengan elemen-elemen
penting pada bagian aktif molekul-molekul yang secara biologis
penting (Walker et al., 1996).
Bahan Kimia Anorganik
Bahan-bahan kimia toksik non-metal termasuk: Klorin,
Sianida, Boron, Ammonia, Nitrit, Nitrat dan Sulfida. Sifat-sifat
kimia dan toksisitas bahan-bahan anorganik tersebut dapat
bervariasi, tergantung pada spesies dan kondisi perairan (Rand
and Petrocelli, 1985). Bentuk klorin yang sangat berbahaya bagi
spesies perairan adalah HOCl atau OCl - yang terbentuk dari gas
klorin yang digunakan sebagai bahan anti-fouling dalam industri
pendinginan atau sebagai bahan disinfektan limbah cair. Kedua
bahan ini, dengan kehadiran ammonia, akan dikonversi menjadi
monochloramine (NH2Cl) yang merupakan bahan kimia stabil
yang dapat bertahan dalam lingkungan perairan dalam waktu
yang sangat lama.
Radikal bebas sianida terdapat pada beberapa proses
industri, termasuk pada industri-industri kain sintetis, plastik,
penyulingan
minyak,
lempeng-lempeng
elektronik,
limbah
pembangkit listrik dan pembakaran limbah padat (Eisler, 1991).
Di lingkungan perairan CN- terserap ke dalam insang ikan dan
secara cepat menyebabkan kondisi anoxia pada jaringan dan
berdampak hypoksia sitotoksik (Eisler, 1991).
9
Akbar Tahir
Ammonia terdapat dalam limbah cair industri mengandung
bahan organik yang kemudian mengalami dekomposisi. Bentuk
ammonia yang tidak terionisasi bersifat sangat toksik pada ikan,
namun tingkat toksisitasnya banyak bergantung pada pH dan
suhu perairan. Peningkatan pH dan suhu air akan meningkatkan
toksisitas ammonia, yang disebabkan oleh semakin meningkatnya
konsentrasi ammonia yang tidak terionisasi (Heath, 1995). Sifat
toksik tersebut juga disebabkan oleh peningkatan konsentrasi
CO2 pada insang ikan saat pH dan suhu air meningkat, yang
selanjutnya akan membentuk asam karbonat melalui katalisis
CO2 oleh enzim anhidrase karbonat yang terdapat dalam mukus
insang (Heath, 1995).
Walaupun nitrat dan posfat tidak secara langsung bersifat
toksik, namun dapat menyebabkan masalah dalam lingkungan
perairan jika penggunaannya terlalu banyak. Beberapa jenis
pupuk
mengandung
nitrat
(NO2-)
dan
posfat
(PO4-2)
yang
digunakan secara luas dalam kegiatan pertanian. Baik nitrat
maupun posfat memasuki lingkungan perairan melalui proses
run-off, nitrat juga dikeluarkan selama proses dekomposisi
tumbuhan mati yang kemudian memasuki tanah lalu mencemari
air bawah tanah yang pada akhirnya menemukan jalannya untuk
memasuki perairan terbuka. Di perairan terbuka, NO2- dan PO4-2
kemudian
menyebabkan
kondisi
eutrofikasi
yang
memicu
timbulnya blooming alga yang berlanjut pada kondisi anoxia,
seperti telah dijelaskan sebelumnya (Walker et al., 1996).
Deterjen sintetik, hingga dua dekade lalu, umumnya masih
berbasis
posfat
kandungan
Namun
dan
PO4-2yang
sejak
1965,
beberapa
diantaranya
masih
memiliki
sangat tinggi (Wright and Welbourn, 2002).
terjadi
perubahan
dari
alkyl
benzene
10 
Akbar Tahir
sulphonate (ABS) dari kandungan utama deterjen
digantikan
oleh linear alkylate sulphonates (LAS) yang jauh lebih mudah
terdegradasi oleh proses-proses biologis di lingkungan perairan.
Walaupun LAS bersifat lebih toksik terhadap ikan dibandingkan
ABS, namun potensi toksiknya dapat secara cepat direduksi oleh
degradasi yang juga dapat terjadi secara cepat (Heath, 1995).
Pestisida
Pestisida
merupakan
bahan
kimia
dengan
keragaman
kelompok yang sangat tinggi, mulai dari bahan anorganik yang
sangat sederhana hingga molekul organik kompleks (Rand and
Petrocelli,
1985).
Pestisida
organik
dapat
dihasilkan
dari
tumbuhan (misalnya: Pyrethrins), senyawa sintetik derivatif
bahan alami (misalnya: Fenvalerate) atau bahan kimia yang
sepenuhnya sintetik (misalnya: Dieldrin) (Radhaiah and Rao,
1990; Walker et al., 1996). Seluruh pestisida (insektisida,
herbisida, fungisida, pengawet kayu dan bahan anti-fouling)
bersifat
toksik
terhadap
beberapa
bentuk
kehidupan
yang
measuki lingkungan perairan dari berbagai jalur masuk.
Umumnya, pestisida yang efektif dirancang untuk bersifat
selektif dengan dampaknya yang sangat toksik bagi organisme
targetnya. Akan tetapi, hanya sedikit pestisida yang dapat
dikategorikan benar-benar selektif terhadap targetnya, sehingga
tidak sedikit organisme non-target juga terkena dampaknya.
Toksisitas akut pestisida terhadap ikan dan biota perairan lainnya
cenderung lebih besar pada golongan senyawa organoklorin dan
pyrethroids dibandingkan dengan senyawa organoposfat. Untuk
pembanding, herbisida memiliki toksisitas yang lebih rendah pada
ikan,
namun
dampak
sekundernya
akan
lebih
besar
saat
11 
Akbar Tahir
diaplikasikan sebagai pengendali tumbuhan gulma perairan yang
disebabkan
oleh
proses
dekomposisi
tumbuhan
air
yang
menguras DO perairan dan sangat mematikan bagi ikan (Heath,
1995).
Senyawa Organik Sintetis
Masalah senyawa kimia organik mulai mengemuka sesaat
setelah PD II (Rand and Petrocelli, 1985; Walker, 2001). Hal ini
terutama ditunjukkan oleh bahan-bahan kimia sintetik seperti:
PCBs
(polychlorinated
biphenyls),
TCDD
dioksin-dioksin
biphenyls),
PBBs
(polybrominated
(2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin)
terkait,
furan,
PAHs
(polycyclic
dan
aromatic
hydrocarbons), PFCs (perfluorchemicals), dan berbagai bahan
pelarut (solvent) organik.
PCBs dan PBBs adalah bahan kimia industri bersifat lipofilik
yang sangat stabil baik secara kimia maupun biokimia, dan dapat
mengalami proses biokonsentrasi dan bioakumulasi yang sangat
kuat yang dapat secara cepat mencapai konsentrasi yang tinggi
dalam jaringan tubuh organisme, terutama predator puncak.
Karena konsekuensi ekologisnya yang sangat tinggi, bahan-bahan
kimia tersebut dilarang secara total atau penggunaannya sangat
dibatasi di banyak Negara (Walker, 2001). PCBs adalah kelompok
dari sekitar 209 bahan/unsur kimia penyusun (congeners) yang
diproduksi oleh industri kimia. PCBs dengan 5 atau lebih
kelompok klorin adalah yang terbanyak dan terluas diproduksi
oleh fabrikan bahan kimia (Walker et al., 1996). PCBs umumnya
digunakan dalam industri elektronika, penerus panas, sistem
hydraulic, penyusun minyak pelumas, bahan pencampur cat dan
tinta pada kertas cetak tanpa karbon (Walker, 2001). Pemaparan
12 
Akbar Tahir
pada PCBs dapat berdampak pada perubahan proses biokimia,
struktur sel, dan juga berdampak pada kapasitas reproduksi ikan
dan
hewan
perairan
lainnya
(Niimi,
1990).
PCBs
menjadi
penyebab penurunan populasi beberapa jenis burung pemakan
ikan, mamalia laut di Laut Utara (Walker, 2001).
Sedangkan PBBs, yang dibentuk dari proses brominasi
biphenyl, mulai diperkenalkan pada awal 1970-an sebagai bahan
pemadam api, namun produksinya dihentikan pada tahun 1974
setelah ditemukannya dampak toksik yang sangat mematikan
bagi
hewan
ternak.
Konsentrasi
PBBs
yang
sangat
tinggi
ditemukan pada burung Falcon, burung Camar herring, paus biru,
singa laut, kerang dan beberapa jenis ikan di wilayah perairan
Norwegia (Walker, 2001; Brown, 2003).
Gambar…..
13 
Akbar Tahir
PFCs adalah rantai atom-atom karbon yang
terfluorinasi
penuh yang panjangnya bervariasi, menghasilkan bahan kimia
yang sangat tahan terhadap panas, bahan kimia, serta tahan
terhadap air dan minyak (Brown, 2003). Karena sifat-sifat yang
dimilikinya,
PFCs
banyak
digunakan
sebagai
surfaktan,
pengemulsi dan produk-produk komersial seperti pewarna atau
penahan air karpet, tekstil, bahan interior mobil, penyamak kulit,
bahan kemasan makanan, shampoo, pembersih gigi, roll film dan
pelumas kendaraan, sejak tahun 1950-an. Sejak tahun 1980-an,
hasil degradasi PFCs seperti PFOA (perfluorooctanoic acid) dan
PFOS (Perfluorooctane sulfonate) telah menjadi bahan pencemar
persisten di lautan yang banyak ditemukan pada paus, ikan tuna,
ikan makaira, ikan salmon, 3 spesies lumba-lumba, burung laut
Cormorant, singa laut, elang laut, penyu dan beruang es,
terutama didominasi oleh PFOS (Brown, 2003). Hasil studi
laboratorium menunjukkan bahwa PFOS mampu menembus otak
melalui aliran darah, mengganggu produksi hormon serta bersifat
karsinogenik (Austin et al., 2003).
PAHs terdapat di lingkungan secara alami pada depositdeposit minyak dan batu bara. PAHs juga memasuki lingkungan
melalui aktifitas manusia (misalnya dari hasil pembakaran tidak
sempurna bahan-bahan organik), dan beberapa kejadian alam
seperti
kebakaran
Molekul-molekul
hutan
PAHs
dan
bersifat
meledaknya
gunung
hidrofobik dan
berapi.
lipofilik
yang
berinteraksi kuat dengan karbon organik yang terdapat di
sedimen, sangat jarang terlarut dalam air dan dengan daya uap
rendah (Burgess et al., 2003). Hidrokarbon aromatik tersusun
oleh karbon dan hidrogen dalam satu atau lebih cincin aromatik,
14 
Akbar Tahir
yang memiliki konfigurasi ikatan ganda stabil. Kelompok PAHs,
seperti Naphthalene, Anthracene dan Pyrene (Gambar…) memiliki
2
atau
lebih
ikatan
ganda
yang
tergabung
(Wright
and
Welbourne, 2002).
Sumber antropogenik penting PAHs termasuk dari
pembakaran batu bara, minyak bumi, gas alam dari berbagai
jenis industri, dan dari penggunaan bahan-bahan tersebut dalam
berbagai kegiatan industri pengoperasian mesin pabrik dan
pembangkit listrik, kendaraan bermotor, dsbnya. Input PAHs di
lingkungan perairan ditemukan terkonsentrasi pada wilayahwilayah estuarin dan pesisir dekat pusat-pusat kota. Jalur masuk
PAHs ke dalam wilayah perairan diketahui berasal dari 2 sumber
utama: (1) aliran air mengandung unsur-unsur PAHs baik yang
terlarut maupun partikel dari sumber-sumber point-sources dan
non-point sources, dan (2) deposisi atmosfir baik dalam bentuk
hujan maupun debu-debu kering (Latimer and Zheng, 2003).
Walaupun PAHs adalah merupakan bahan kimia yang
bersifat
tidak
reaktif dari
strukturnya
yang
tidak
memiliki
kelompok fungsional., mereka dapat mengalami oksidasi baik di
lingkungan alam atau secara biokimiawi. Adalah hasil atau
produk-produk transformasi PAHs yang bersifat reaktif yang
menentukan toksisitasnya, terutama pada cincin-cincin yang
menerima oksigen yang akhirnya bersifat polar (Walker, 2001).
Proses
dekomposisi
di
udara
akibat
cahaya
matahari,
diantaranya, menghasilkan produk-produk oksidatif toksik seperti
quinon dan endoperoksida.
Tempat penumpukan jenis-jenis PAHs berukuran besar,
dengan 4 - 6 cincin aromatik, dalam lingkungan perairan adalah
pada sedimen (Latimer and Zheng, 2003). Hal ini secara jelas
15 
Akbar Tahir
akan memberikan konsekuensi pemaparan PAHs terberat pada
organisme bentik di wilayah-wilayah estuarin dan pesisir (den
Besten et al., 2003).
Gambar…
Struktur PAHs penting yang merupakan
pencemar prioritas WHO (US.EPA, 2002).
PAHs
dapat
mengalami
biokonsentrasi
bahan
dan/atau
bioakumulasi oleh beberapa jenis avertebrata perairan yang
terletak pada posisi rendah di rantai makanan yang tidak memiliki
kemampuan untuk melakukan proses biotransformasi secara
efektif. Sedangkan ikan dan beberapa jenis vertebrata perairan
lainnya umumnya mampu melakukan transformasi dan eliminasi
PAHs dari dalam tubuhnya. Oleh karena itu, bioakumulasi PAHs
16 
Akbar Tahir
pada spesies-spesies yang berada pada posisi tinggi di rantai
makanan memiliki kecenderungan menurun atau dapat dikatakan
rendah (den Besten et al., 2003). Namun beberapa jenis ikan,
burung dan mamalia laut yang memakan avertebrata dapat
mengakumulasi PAHs dengan konsentrasi tinggi, dari kandungan
bahan makanan yang dikonsumsinya. Meskipun mereka mampu
untuk melakukan metabolism secara cepat dari kandungan PAHs
dalam bahan makanannya, metabolisme oksidatif berpotensi
untuk menghasilkan radikal bebas yang sangat merusak karena
sifat-sifat mutagenik dan karsinogenik yang dimilikinya (Walker,
2001; Payne et al., 2003).
PAHs dapat dikategorikan bersifat pyrogenik, petrogenik,
diagenetik atau biogenik tergantung sumbernya (Neff, 1979).
PAHs pyrogenik terbentuk dari pembakaran tidak sempurna dari
bahan-bahan organik pada suhu tinggi dalam waktu singkat, yang
membentuk interaksi kuat dengan partikel debu karbon yang
penting
bagi
ketersediaan
biologis
dan
pemilahan
PAHs.
Sedangkan PAHs petrogenik terbentuk pada suhu relatif rendah
selama periode waktu geologis tertentu (misal: minyak mentah
dan batu bara). PAHs petrogenik utamanya dalam bentuk molekul
ter-alkilasi sebagai bentuk pencerminan dari jenis-jenis tanaman
kuno pembentuknya. Sedangkan PAHs diagenetik berasal dari
senyawa
terpen
tumbuhan
yang
pada
kahirnya
memnetuk
senyawa-senyawa perylene, retene, phenantrene dan chrysene.
Jenis-jenis PAHs ini banyak ditemukan pada sedimen saat ini dan
sangat dominan pada sedimen sebelum adanya kegiatan industri.
Adapun PAHs biogenik terbentuk oleh bakteri, jamur, tumbuhan
dan hewan, yang terdapat pada lapisan sedimen paling bawah.
17 
Akbar Tahir
PAHs pyrogenik dan petrogenik menjadi perhatian utama
dalam kajian-kajian lingkungan. PAHs pyrogenik berasosiasi
dengan
partikel
debu
karbon
bersifat
lebih
persisten
dan
terlindung dari proses degradasi lingkungan karena hampir tidak
mengalami oksidasi fotokimia dan mampu melawan aktifitas
degradasi mikroba. Sedang PAHs petrogenik nampaknya lebih
mudah terdegradasi melalui proses perubahan biokimiawi. PAHs
petrogenik
berberat
terdegradasi
molekul
oleh
tinggi
molekul
oleh
rendah
mikroba,
dihilangkan
dari
bisa
dengan
sementara
kolom
air
PAHs
mudah
berberat
melalui
proses
sedimentasi. Oleh karena itu PAHs petrogenik umumnya lebih
tersedia dalam air bagi organisme karena sifatnya yang lebih
larut dalam air (Neff, 1979; Burgess et al., 2003).
Seluruh jenis bahan pencemar tersebut di atas dapat
mempengaruhi
sistem
kehidupan
pada
beberapa
tingkatan
organisasi biologis yang berbeda. Dampaknya tergantung pada
sifat-sifat kimia yang dimilikinya, lingkungan dimana mereka
berada
dan
organisme
yang
mengabsorpsi
bahan-bahan
pencemar tersebut.
Sejumlah besar teknik untuk mengetahui dampak biologis
telah dikembangkan, untuk digunakan pada organisme laut, dan
beberapa diantaranya telah secara resmi diadopsi oleh lembagalembaga
internasional
seperti:
NOAA,
WHO,
Oslo-Paris
Convention (OSPAR, 2003; 2004) dan International Cooperation
for Exploration of the Sea (ICES, 2004) untuk kegiatan-kegiatan
pemantauan kondisi ekosistem laut.
Bukti-bukti biokimiawi dan histologis dapat mengidentifikasi
mekanisme-mekanisme merusak yang mungkin berperan dalam
18 
Akbar Tahir
dampak bahan kimia pencemar pada ikan (Niimi, 1999). Hal ini
karena toxicant dapat mengiduksi respon-respon biologis pada
tingkatan organisasi biologis yang berbeda. Pada tingkatan
fisiologis, misalnya, perubahan
mungkin
terobservasi
dalam
kemampuan hewan dalam berburu, makan, tumbuh, menghindari
pemangsa atau bereproduksi. Sedang pada tingkatan biokimia,
toxicant
dapat
memicu
atau
menekan
produksi
enzim,
mengacaukan proses metabolisme normal atau merubah pola
biokimia
esensial.
Adapun
pada
tingkat
molekul,
toxicant
mengikatkan diri pada DNA, memodifikasi struktur DNA, atau
memicu atau menekan ekspresi gen tertentu yang berakibat pada
berubahnya fungsi-fungsi molekuler (Connell et al., 1999).
Organisme telah diperlengkapi dengan sistem enzim yang
kompleks untuk mendetoksifikasi dan mengeliminasi bahanbahan beracun (toksin) dari dalam tubuhnya. Dalam lingkungan
perairan, kebanyakan senyawa organik memiliki daya larut tinggi
di
dalam
lemak,
yang
sebagai
konsekuensi
logisnya
akan
mengalami bioakumulasi dalam tubuh organisme perairan. Untuk
mengkonversi toxicant lipofilik ke dalam bentuk yang lebih
mudah larut dalam air sehingga lebih mudah dihilangkan, maka
molekul-molekul lipofilik tersebut dimetabolisme menjadi bentukbentuk senyawa yang lebih polar (hidrofilik). Pada vertebrata, hal
ini dicapai melalui 2 sekuensi proses transformasi yang dikenal
sebagai Fase I dan Fase II (Walker et al., 1996; Connell et al.,
1999).
19 