BIOAKUMULASI MERKURIA ANORGANIK DAN METIL MERKURI

Jurnal Teknologi Pengelolaan Limbah (Journal of Waste Management Technology), ISSN 1410-9565
Volume 13 Nomor 1 Juni 2010 (Volume 13, Number 1, June, 2010)
Pusat Teknologi Limbah Radioaktif (Radioactive Waste Technology Center)
BIOAKUMULASI MERKURIA ANORGANIK DAN METIL
MERKURI OLEH Oreochromis mossambicus:
PENGARUH KONSENTRASI MERKURI ANORGANIK DAN
METIL MERKURI DALAM AIR
Heny Suseno*, Sumi Hudiyono PWS**, Budiawan**, Djarot S Wisnubroto***
*) Pusat Teknologi Limbah Radioaktif – BATAN, Kawasan PUSPIPTEK, Serpong-Tangerang 15310
**) Departemen Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Indonesia, Kampus Depok
***) Badan Tenaga Nuklir Nasional, Kantor Pusat BATAN Jl Kuningan Barat, Mampang PrapatanJakarta Selatan
ABSTRAK
BIOAKUMULASI MERKURI ANORGANIK DAN METIL MERKURI OLEH Oreochromis
mossambicus: PENGARUH KONSENTRASI MERKURI ANORGANIK DAN METIL MERKURI DALAM
AIR. Telah dilakukan studi bioakumulasi Hg2+ dan CH3HgCl oleh O. mossambicus menggunakan
radiotracer. Penelitian dilakukan dilaboratorium menggunakan radiotracer dan kedua kontaminan
tersebut divariasikan pada berbagai konsentrasi. Hasil penelitian menunjukkan nilai Faktor Konsentrasi
Hg2+ dan CH3HgCl masing-masing berkisar antara 134,5 - 176,7 ml.g-1 dan 1013,4 sampai dengan
-1
1284,1 ml.g . Peningkatan konsentrasi kedua kontaminan tersebut dalam medium air menyebabkan
penurunan nilai CF tetapi perhitungan menggunakan model Uptake – Depuration Toxicity menunjukkan
O. mossambicus toleran terhadap peningkatan konsentrasi kedua senyawaan merkuri tersebut.
Kata kunci: Bioakumulasi, merkuri, metil merkuri, O. mossambicus, radiotracer
ABSTRACT
BIOACCUMULATION INORGANIC MERCURY AND METHYL MERCURY BY O.
mossambicus: THE INFLUENCES OF INORGANIC AND METHYL MERCURY CONCENTRAION ON
WATER. The study of Bioaccumulation Hg2+ and CH3HgCl by O. mossambicus using the radiotracer
have been done. Laboratory study was conducted using the radiotracer and the both of contaminanst
was varied at different concentrations. The Results of experiment was shown that the Concentration
2+
Factor (CF) of Hg and CH3HgCl ranged from 134.5 to 176.7 ml.g-1 and 1013.4 to 1284.1 ml.g1. Increasing concentrations of both contaminants in water medium caused a decrease in the value of
CF but calculations using the model Uptake - Depuration Toxicity shows O. mossambicus tolerant at
these experiment conditions.
Keywords: Bioaccumulation, mercury, methyl mercury, O. mossambicus, radiotracer
PENDAHULUAN
Sebagai salah satu zat pencemar, merkuri bersifat neutrotoksin dan masuk ke ekosistem
akuatik melalui deposisi atmosferik maupun bersumber dari eksternalisasi limbah industri [1,2]. Pada
lingkungan akuatik, merkuri mudah membentuk senyawaan kompleks sehingga mempunyai mobilitas
yang tinggi dan dominan sebagai Hg2+. Disisi lain merkuri dapat dimetilasi oleh bakteri membentuk
senyawaan organomerkuri yang mempunyai toksisitas lebih besar dibandingkan dengan bentuk
anorganik [3,4]. Organomerkuri selain metil merkuri cepat terdekompoisisi kembali menjadi merkuri
anorganik [5]. Merkuri mempunyai afinitas terhadap lipid dalam tubuh organism sehingga merkuri
cenderung lebih terakumulasi dan terbiomagnefikasi dibandingkan bentuk logam berat lainnya [6]. Oleh
2+
organisme akuatik merkuri diakumulasi dalam bentuk metil merkuri atau ion Hg pada seluruh
tingkatan jejaring makanan.
Tilapia (O. mossambicus ) dibudidayakan di perairan tawar dan payau karena mempunyai nilai
ekonomis dan kemampuannya beradaptasi terhadap perubahan saliitas yang cukup ekstrim serta
dapat bertahan pada kondisi kekurangan oksigen [7]. Budidaya ikan tersebut di daerah pesisir
terancam oleh berbagai macam jenis polutan termasuk merkuri. Walaupun wilayah pesisir dan muara
sungai sangat kecil memainkan peranan dalam siklus global merkuri, tetapi wilayah ini menunjukkan
tingkatan konsentrasi merkuri yang sangat tinggi yang diakibatkan oleh inputan dari sungai. Pada
wilayah pesisir
merkuri terdeposisi dalam sedimen dan kurang mempunyai bioavailabilitas
dibandingkan dengan lingkungan laut tetapi tetap berada dalam rantai makanan lokal dengan derajad
49
Heny Suseno, Sumi Hudiyono PWS, Budiawan, Djarot S Wisnubroto : Bioakumulasi Merkuria Anorganik dan Metil Merkuri oleh
Oreochromis Mossambicus: Pengaruh Konsentrasi Merkuri Anorganik dan Metil Merkuri dalam Air
yang signifikan [8]. Sebagai salah satu predator puncak dalam jejaring makanan akuatik, O.
mossambicus berpotensi mengakumulasi merkuri/metil merkuri dan memberikan kontribusi terhadap
paparan kedua kontaminan tersebut pada manusia. Ikan ini mempunyai toleransi yang besar terhadap
kadar garam/salinitas dan mudah ditemui di tambak-tambak pada berbagai daerah pesisir. Disisi lain
kemampuan akumulasi merkuri/metil merkuri dalam berbagai kondisi lingkungan belum banyak
diketahui [9-13].
Bioakumulasi merupakan proses yang kompleks dan dinamis, tetapi dapat dijelaskan melalui
model yang dikontruksi dari hasil eksperimen. Model kompartemen tunggal secara luas paling banyak
digunakan untuk beragam spesies akuatik. Model kompartemen ini memberikan penjelasan matematis
2+
kuantitas senyawaan kimia termasuk Hg /CH3HgCl yang ditentukan oleh kecepatan pengambilan dan
pelepasannya [14]. Model kompartemen tunggal lebih realistik merupakan keseimbangan antara proses
pelepasan dan pengambilan serta dikuantisasi dengan model multi paparan. Pada model kompartemen
tunggal proses bioakumulasi juga didekontruksi berdasarkan mekanistik pada setiap komponen dan
direkontruksi kembali menjadi suatu prianti prakiraan bioakumulasi untuk daerah spesifik [15]. Seperti
halnya jenis ikan lainnya, jalur utama bioakumulasi merkuri O. mossambicus adalah melalui jalur pakan
[15]. Walaupun demikian jalur air juga berkontribusi dalam proses bioakumulasi karena proses
bioakumulasi merupakan keseimbangan antara 3 mekanisme yaitu: pengambilan Hg2+/CH3HgCl dari
jalur air, ingesi dan pelepasan. Menggunakan radiotracer, model ini dapat direalisasikan melalui
eksperimen secara kontinyu dan terkontrol dengan berbagai konsentrasi serta simulasi kondisi
lingkungan [15].
Tujuan penelitian ini adalah untuk memperoleh informasi prilaku merkuri dan metil merkuri
yang meliputi bioakumulasi, dan eliminasi dalam tubuh Oreochromis mossambicus. Prilaku tersebut
dipengaruhi oleh berbagai kondisi eksternal salah satunya adalah perubahan konsentrasi dan lama
paparan kedua senyawaan merkuri tersebut dalam medium air payau.
TATA KERJA
Bioakumulasi merkuri dan metil merkuri mengikuti prinsip-prinsip masuknya xenobiotik
kedalam organisme hidup, yaitu: absorpsi, distribusi, metabolisme dan eliminasi. Pendekatan proses
absorpsi dan eliminasi menggunakan model biokinetika kompartemen tunggal. Studi bioakumulasi Hg2+
dan CH3HgCl oleh Oreochromis mossambicus dilakukan dua jalur paparan yaitu melalui jalur air dan
jalur ingesi (pakan). Pada penelitian ini dilakukan simulasi bioakumulasi melalui jalur aii meliputi: (a)
Akalimatisasi hewan percobaan, pembuatan media paparan dengan variasi konsentrasi (0,4 sampai
dengan 20µg.l-1 Hg dan 0,021 sampai dengan 1,832µg.l-1 untuk CH3HgCl (b) ioakumulasi Hg2+ dan
2+
CH3HgCl dilakukan dengan memberikan paparan O. mossambicus masig-masing dalam media Hg
203
2+
203
dan CH3HgCl secara terpisah dalam interval waktu 1 - 30 hari. Radiotracer Hg dan (CH3)2Hg 1
-1
203
Hg2+ atau
Bq.ml ditambahkan ke masing-masing media secara terpisah. Rasio konsentrasi
203
CH3Hg Cl dalam ikan dibandingkan konsentrasinya dalam air merupakan nilai Faktor Konsentrasi
(CF, ml.g-1). Nilai slope yang berasal dari plot nilai CF terhadap waktu merupakan konstanta kecepatan
-1
-1
(c) Pelepasan Hg2+ dan
pengambilan (ml.g .hari ). Nilai CFss diperoleh dari CF pada kondisi tunak
CH3HgCl dari tubuh O.mossambicus dilakukan dengan menempatkan ikan yang telah terakumulasi
2+
akuarium berisi air payau yang tidak ditambahkan Hg dan CH3HgCl. Persentase kedua kontaminan
tersebut yang tertinggal dalam tubuh O. mossambicus ditetapkan setaip hari, nilai slope yang berasal
dari plot nilai persentase kontaminan yang tertahan CF terhadap waktu merupakan konstanta
kecepatan pelepasan (hari-1)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Proses bioakumulasi Hg2+ dan CH3HgCl oleh O. Mossambicus dari medium air dipengaruhi
oleh perubahan konsentrasi kedua senyawaan tersebut. Pada percobaan ini O.mossambicus
disimulasikan berada dalam kondisi lingkungan perairan yang mengandung Hg2+ dan atau CH3HgCl
dari konsentrasi rendah sampai dengan menengah. Konsentrasi Hg2+ dan CH3HgCl yang digunakan
adalah pada kisaran seperlimaratus sampai dengan sepersepuluh dari nilai LC50-96h pada O.
Mossambicus[7] . Pengaruh perubahan konsentrasi Hg2+ dan CH3HgCl terhadap kemampuan
akumulasi oleh O. mossambicus yang direpresentasikan oleh nilai CF ditunjukkan pada Gambar 1 dan
2
50
Jurnal Teknologi Pengelolaan Limbah (Journal of Waste Management Technology), Vol.13 No.1 2010
ISSN 1410-9565
-1
Faktor konsentrasi, CF (ml.g )
200
180
160
140
120
100
80
60
-1
0,4 µg.l
-1
2,0 µg.l
-1
10,0 µg.l
-1
20,0 µg.l
40
20
0
0
5
10
15
20
25
30
35
Lama Paparan (hari)
Gambar 1.
2+
Pengambilan Hg oleh O. mossambicus melalui jalur air pada kisaran konsentrasi
2+
-1
Hg dalam media air 0,40 sampai dengan 20 µg.l
-1
Faktor Konsentrasi, CF (ml.g )
1400
1200
1000
800
600
400
-1
0,021 µg.l
-1
0,105 µg.l
-1
0,361 µg.l
-1
1,832 µg.l
200
0
0
5
10
15
20
25
30
35
Lama Paparan (hari)
Gambar 2.
Pengambilan CH3HgCl oleh O. mossambicus melalui jalur air pada kisaran
konsentrasi 0,021 sampai dengan 1,832 µg.l-1
Gambar 1 dan 2 menunjukkan peningkatan konsentrasi Hg2+ dan CH3HgCl tidak dibarengi
dengan bertambahnya kemampuan O. mossambicus mengakumulasi kedua kontaminan tersebut.
Setelah hari ke 30, nilai Faktor Konsentrasi (CF) Hg2+ berkisar antara 134,5 sampai dengan 176,7
-1
-1
ml.g . Nilai CF untuk CH3HgCl berkisar antara 1013,4 sampai dengan 1284,1 ml.g . Hasil
2+
-1
eksperimen juga menunjukkan, nilai CF pada medium Hg berkonsentrasi rendah (0.4 µg.l ) 31,38%
2+
konsentrasi tinggi (20 µg.l-1). Disisi lain didalam
lebih besar dibandingkan dengan medium Hg
-1
medium CH3HgCl 0,021 µg.l , kemampuan O. mossambicus mengakumulasi sebesar 26,71% lebih
-1
besar dibandingkan jika berada dalam konsentrasi CH3HgCl 1,832 µg.l .
Perbedaan kemampuan akumulasi senyawaan merkuri dalam medium dengan konsentrasi
yang bervariasi juga ditemui pada organism akuatik lainnya. Sebagai perbandingan, kemampuan
akumulasi CH3HgCl oleh spesies cyprinid pada berbagai konsentrasi(0,1 sampai dengan 1 µg.l-1)
menunjukkan perbedaan nilai CF sebesar 109%. Peningkatan konsentrasi CH3HgCl dalam medium air
menyebabkan penurunan kemampuan cyprinid megakumulasi kontaminan tersebut. Disisi lain
51
Heny Suseno, Sumi Hudiyono PWS, Budiawan, Djarot S Wisnubroto : Bioakumulasi Merkuria Anorganik dan Metil Merkuri oleh
Oreochromis Mossambicus: Pengaruh Konsentrasi Merkuri Anorganik dan Metil Merkuri dalam Air
2+
kenaikan konsentrasi Hg dalam medium air meningkatkan kemampuan bioakumulasi Hg. Ikan jenis
salmonid juga menunjukkan kecenderungan yang sama, tetapi pada moluska peningkatan konsentrasi
medium justru menurunkan kemampuan bioakumulasi Hg [16].
2+
Pada ikan Plectorhinchus gibbosuaik kenaikan konsentrasi Hg dan CH3HgCl dalam medium
2+
air justru dibarengi dengan peningkatan kemampuan bioakumulasi Hg maupun CH3HgCl [17]. Namun
demikian percobaan hanya dilakukan beberapa jam dan kondisi tunak belum tercapai. Tidak terdapat
informasi nilai CF kedua kontaminan tersebut pada kondisi tunak. Pada ikan mosquitofish (Gambusia
3
-1
4
affinis) dan redear sunfish (Lepomis microlophus ) BCF sebesar 7,6 X 10 ml.g dan 9,8 X 10
bertutur-turut untuk Hg2+ dan CH3HgCl [18].
Berdasarkan Gambar 1 dan 2, hasil eksperimen membuktikan kemampuan O. mossambicus
2+
mengakumulasi CH3HgCl lebih besar dibandingkan kemampuannya mengakumulasi Hg . Nilai CF dari
2+
CH3HgCl menunjukkan perbedaan yang sangat signifikan dibandingkan dengan nilai CF dari Hg .
2+
Setelah berada dalam medium Hg dan CH3HgCl selama 30 hari, kemampuan akumulasi CH3HgCl
2+
oleh O. mossmbicus 7,3 sampai dengan 7,99 kali lebih besar dibandingkan dengan akumulasi Hg .
2+
Hal serupa juga ditunjukkan oleh Daphina magna sejenis krustase mengakumlasi Hg dan CH3HgCl 3
sampai 4 kali dibandingkan konsentrasinya dalam medium air [19]. Akumulasi CH3HgCl yang lebih
besar dibandingkan Hg2+ disebabkan oleh metil merkuri lebih terakumulasi di dalam sel darah merah
dibandingkan dengan plasma darah ikan. Metil merkuri bersifat lifofilik dan cepat terabsorposi dari air
melalui insang dan masuk kedalam plasma darah selanjutnya diikat olah sel darah merah [20].
2+
Disamping sifat lifofilik tersebut, CH3HgCl mempunyai afinitas yang sama dengan Hg terhadap gugus
tiol yang terkandung dalam biomolekul seperti glutation (GSH), sistein (Cys), homosistein (Hcy), Nasetilsistein (NAC), metalotionin (MT) dan albumin [20,21].
Pengangkutan metil merkuri melalui membrane biologi diatur oleh ikatan yang kuat dengan
gugus tiol dan kapasitasnya membentuk spesi netral Cl dan OH- sehingga dapat terdifusi secara pasif
melalui membral seluler. Secara actual metil merkuri diangkut melewati membrane sel dimediasi oleh
glutation dan ligan-ligan tiol kecil. (Rouleu). Dalam tubuh internal merkuri meniru struktur asam amino,
Konjugasi (Cys) S metilmerkuri (CH3Hg-S-Cys) mirip strukturnya dengan asam amino metionin. Hal
serupa ditunjukkan oleh konjugasi S Cys-merkuri anorganik (Cys-S-Hg-S-Cys) dengan asam amino
sistin, konjugasi homosistein (Hcy) S-merkuri anorganik (Hcy-S-Hg-S-Hcy) mirip dengan
homocystine. Konjugasi merkuri-asam amino (seperti Cys dan Hcys) dapat bertindak sebagai molekul
meniru struktur yang asam-asam amino.
2+
pada medium
Gambar 8 dan 10 juga menunjukkan akumulasi CH3HgCl dan Hg
berkonsentrasi rendah lebih besar dibandingkan dengan medium berkonsentrasi yang tinggi. Hal ini
karena ion Hg2+ dan CH3HgCl merupakan senyawaan Endocrine disruptors yang mempunyai sifat
menggangu sintesis, sekresi, pengangkutan dan pengikatan atau kerja serta berhentinya hormonhormon di dalam tubuh yang berfungsi untuk mempertahankan homeostasis (dalam sel normal),
reproduksi, perkembangan dan atau prilaku [22].
2+
Internalisasi Hg atau CH3HgCl dari air ke dalam tubuh ikan pertama-tama melalui insang
dimana air dan darah memasuki insang dengan arah yang berlawanan dan memfasilitasi pertukaran
gas dan pempertahankan osmosis homeostatis. Ion Hg2+ dan CH3HgCl yang terkandung didalam air
masuk ke jaringan internal ikan melalui epitel insang selama berlangsungnya respirasi. Insang
bertindak sebagai antarmuka selektif antara lingkungan internal dan lingkungan luar [23]. Insang juga
sangat penting untuk osmolit volume dan regulasi asam basa dan pengambilan ion melawan
kehilangan ion akibat difusi. Absorsi zat-zat tertentu dari lingkungan eksternal dan sekresi produkproduk katabolik juga melalui filamen insang. Epitelium insang dilapisi oleh sisi ikatan yang bermuatan
negatif yang terdiri dari fosfat, karboksil, amino dan gugus sulfat. Merkuri dan logam lainnya diikat oleh
sisi ikatan negatif tersebut kemudian diinternalisasi melalui difusi pasif pada lubang-lubang hidrat dan
melalui mekanisme mediasi transportasi.
Dalam sel insang terdapat sel klorida atau yang dikenal dengan sel yang kaya akan
mitokondria mengatur fluks ion antara organism dan lingkungan sekitar. Sel klorida merupakan sisi
aktif dimana ion dipompakan kedalam sel dari luar tubuh, Energi untuk aktivitas ini diperoleh dari ATP
yang dikonversikan menjadi ADP untuk mentransfer ion Na+ dari sel dan K+ dari luar sel. Aktivitas
+
+
enzim Na , K -ATP ase meningkat dalam sel insang ketikda berada dalam lingkungan bersalinitas
tinggi. Ketika gradient konsentrasi logam yang masuk dipertahankan secara pasif melalui afinitas tinggi
dari pengikatan secara antar sel, gradient konsentrasi logam lainnya membutuhkan energi untuk
berikatan dengan membrane. Ion Na+ dan K+ tidak mempunyai afinitas yang tinggi pada protein
+ +
pengompleks dan tetap dalam bentuk ion. Enzim Na K ATPase pada membrane sel insang menjaga
+
konsentrasi rendah Na intraseluler sehingga dapat masuk kedalam melalui saluran sodium (sodium
2+
chanel). Demikian halnya dengan pengambilan Ca melalui kanal kalsium dipertahankan melalui
52
Jurnal Teknologi Pengelolaan Limbah (Journal of Waste Management Technology), Vol.13 No.1 2010
ISSN 1410-9565
2+
2+
pemompaan ion Ca keluar [24]. Ion Hg dan CH3HgCl masuk ke dalam insang dari air melalui rute
+
yang sama dengan pengambilan Na yaitu melalui kanal Na yang dipicu oleh gradient elektrik yang
difasilitasi oleh enzim H+ATPase. Selanjutnya Hg terakumulasi sementara di dalam insang untuk
masuk ke dalam jaringan tubuh lainnya. Transportasi Hg sepajang membrane basolateral insang ke
dalam darah. Respon terhadap zat toksik (termasuk merkuri) adalah enzim Na+K+ATPase yang
terdapat pada membrane basolateral sel insang. Enzim ini berfungsi untuk memindahkan ion Na+
dalam pergantian ion K+ sepanjang membrane basolateral kedalam cairan intraseluler. Paparan Hg
+
menghambat aktivitas enzim ini sehingga pengambilan Na dan Cl pada insang mengalami gangguan.
Gangguan pengaturan ion menyebabkan kematian pada ikan.
Berdasarkan uraian diatas insang merupakan organ pertama yang bersentuhan dalam proses
akumulasi melalui jalur air. Kemampuan insang mentoleransi keberadaan Hg2+ dan CH3HgCl
2+
merupakan tahapan penting dalam proses akumulasi Hg dan CH3HgCl melalui jalur air. Inhibisi
enzim-enzim yang bekerja pada insang secara umum dipandang sebagai efek kritis yang menyebabkan
2+
kematian. Inhibisi enzim-enzim ini disebabkan oleh pengambilan Hg maupun CH3HgCl dari medium
air. Inhibisi enzim ATP-ase dan mortalitas tergantung pada dosis dan lamanya paparan terhadap O.
mossambicus. Peningkatan konsentrasi Hg dan CH3HgCl menyebabkan kerusakan insang dan
berakibat pada kegagalan atau gangguan pengaturan ostomik. Efek toksik yang dihasilkan oleh merkuri
adalah mengurangi ion-ion dalam darah dan meningkatkan permeabilitas ion dengan menggantikan
Ca2+ dari kanal paraselular dan menginhibisi enzim Na+K+ ATP ase serta karbonil anhirase. Disisi lain
2+
organism juga mempunyai kemampuan mentoleransi kontaminan (termasuk Hg dan CH3HgCl)
sampai batasan konsentrasi sublethalnya [25]. Nilai CL,50 tercapai ketika konsentrasi Hg2+ dan
CH3HgCl dalam tubuh mencapai kesetimbangan dengan konsentrasinya di dalam air.
Perbandingan dan prediksi proses akumulasi Hg2+ dan CH3HgCl oleh O. mosammbicus
ditunjukkan pada Gambar 3 sampai dengan 6.
-1
Faktor Konsentrasi, CF (ml.g )
10000
-0,0507t
CFt =1727,06 (1- e
)
1000
-0,0675t
CFt =218,45 (1- e
)
100
Prediksi CH3HgCl
-1
CH3HgCl 0,021 µg.l
10
2+
Prediksi Hg
2+
-1
Hg 0,2 µg.l
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
Lama Paparan (Hari)
Gambar 3.
Pengambilan Hg oleh O. mossambicus dari medium air yang mengandung Hg
µg.l-1 dan CH3HgCl 0,021µg.l-1
2+
0,2
53
10000
-1
Faktor Konsentrasi, CF (ml.g )
Heny Suseno, Sumi Hudiyono PWS, Budiawan, Djarot S Wisnubroto : Bioakumulasi Merkuria Anorganik dan Metil Merkuri oleh
Oreochromis Mossambicus: Pengaruh Konsentrasi Merkuri Anorganik dan Metil Merkuri dalam Air
-0,0404t
CFt =1905 (1- e
)
1000
-0,055t
CFt =211,75 (1- e
)
100
Prediksi CH3HgCl
-1
CH3HgCl 0,105 µg.l
10
2+
Prediksi Hg
2+
-1
Hg 2,0 µg.l
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
Lama Paparan (Hari)
Gambar 4.
Pengambilan Hg oleh O. mossambicus dari medium air yang mengandung Hg
-1
-1
µg.l dan CH3HgCl 0,105µg.l
2+
2,0
-1
Faktor Konsentrasi, CF (ml.g )
10000
-0,0425t
)
-0,0707t
)
CFt =1772,06 (1- e
1000
CFt =172,44 (1- e
100
Prediksi CH3HgCl
-1
CH3HgCl 0,361 µg.l
10
2+
Prediksi Hg
2+
-1
Hg 10 µg.l
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
Lama Paparan (Hari)
Gambar 5.
54
Pengambilan Hg oleh O. mossambicus dari medium air yang mengandung Hg2+
10,0 µg.l-1 dan CH3HgCl 0,361µg.l-1
Jurnal Teknologi Pengelolaan Limbah (Journal of Waste Management Technology), Vol.13 No.1 2010
ISSN 1410-9565
-0,0483t
)
-0,0766t
)
CFt =1445,41 (1- e
-1
Faktor Konsentrasi (ml.g )
10000
1000
CFt =159.88 (1- e
100
Prediksi CH3HgCl
-1
CH3HgCl 1,832 µg.l
10
2+
Prediksi Hg
2+
-1
Hg 20 µg.l
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
Lama Paparan (Hari)
Gambar 6.
Pengambilan Hg oleh O. mossambicus dari medium air yang mengandung Hg
20,0 µg.l-1 dan CH3HgCl 1,832 µg.l-1
2+
Mengacu pada Gambar 3 sampai dengan 6, kondisi tunak akumulasi Hg2+ dan CH3HgCl tidak dicapai
2+
-1
dalam waktu yang bersamaan. Berdasarkan eksperimen, dalam medium Hg 0,4µg.l kondisi tunak
2+
akumulasi Hg dicapai setelah 23 hari. Nilai nilai CF pada kondisi tunak tersebut sebesar sebesar
-1
-1
176,67 ml.g . Berdasarkan hasil eksperimen tersebut maka setelah 23 hari terpapar 0,4µg.l kadar
2+
-1
2+
Hg dalam tubuh O. mossambicus mencapai 0,0707µg.g . Kondisi tunak akumulasi Hg setelah
-1
terpapar medium masing-masing pada konsentrasi 2, 10 dan 20µg.l berturut turut dicapai setelah 24,
23 dan 18 hari dan nilai CF berturut- turut 163,59; 142,8; dan 131,2 ml.g-1. Berdasarkan eksperimen
2+
-1
2+
tersebut maka pada kondisi tunak setelah terpapar medium Hg 2, 10 dan 20µg.l maka kadar Hg
-1
dalam tubuh O. mossambicus berturut-turut 0,327; 1,482 dan 2,624 µg.g . Berbeda dengan hasil
eksperimen, estimasi kondisi tunak berdasarkan prediksi persamaan non linier dicapai setelah 68 hari
dan estimasi CF berturut-turut sebesar 211,75; 172,44; dan 159,88 ml.g-1. Kondisi tunak akumulasi
-1
CH3HgCl dicapai dalam waktu 29 hari dan nilai CF 1284,06; 1199; 1144,73 dan 1013,368 ml.g
berturut-turut setelah terpapar dalam medium yang mengandung CH3HgCl 0,021; 0,105; 0,361 dan
-1
1,832µg.l . Kalkulasi pada kondisi tersebut, diperoleh konsentrasi CH3HgCl dalam O. mossambicus
sebesar 0,02697; 0,259; 0,4132 dan 1,8569µg.g-1. Disisi lain estimasi kondisi tunak menggunakan
-1
persamaan non linier berturut-turut sebesar 1727,06; 1905; 1772,06 dan 1445,41 ml.g .
Nilai CF Hg menurut rekomendasi IAEA secara umum untuk seluruh ikan adalah 3 x 104 ml.g-1
yang diperoleh dari perairan di Teluk Persia dan laut Arabia dengan konsentrasi merkuri sebesat
5ng.l-1 [26]. Namun demikian bioakumulasi logam tergantung pada spesies organsme akuatik dan
2+
kondisi lokasi akuatik yang spesifik. Nilai CF Hg pada kerang Pecten maximus sebesar 228 setelah
terpapar Hg selama 7 hari [27]. Studi bioakumulasi menggunakan radiotracer 203Hg membuktikan nilai
-1
CF yang diperoleh dari bioakumulasi pada ikan Liza aurata sebesar 178 ml.g dan pada ikan
Plectorhinchus gibbosuaik sebesar 48 sampai dengan 110 ml.g-1 [17]. Hasil penelitian lainnya juga
2+
melaporkan CF Hg pada sotong Sepia officinalis merkuri sebesar 260 ml.g-1 [29] . NIlai CF pada
Mosquitofish (Gambusia affinis) dan Redear Sunfish (Lepomis microlophus) berturut-turut sebesar
8500 – 12738 ml.g-1 dan 8000-10909 ml.g-1. Hasil eksperimen membuktikan menunjukkan nilai CF
Hg2+ berada dibawah nilai rekomendasi IAEA. Namun demikian jika dibandingkan dengan hasil-hasil
eksperimen yang dilakukan peneliti lain membuktikan kisaran nilai CF pada berbagai jenis biota sangat
luas dan nilai CF yang diperoleh masih berada pada kisaran tersebut.
Nilai CF CH3HgCl pada ikan bervariasi, namun IAEA merekomendasika nilai tersebut pada
kisaran 5000 sampai dengan 500000 ml.g-1. Nilai CF Ch3HgCl yang diperoleh dari eksperimen ini
-1
berkisar 1013,368 sampai dengan 1284,06 ml.g . Nilai tersebut berada jauh dibawah dari rekomendasi
IAEA namun demikian berbagai hasil penelitian lain menunjukkan nilai CF CH3HgCl sangat bervariatif
tergantung dari jenis speciesnya. Ikan Plectorhinchus gibbosuaik mempunyai nilai CF sebesar 350 –
800 ml.g-1 [17]. Ikan dari spesies Gambusia affinis mengakumulasi CH3HgCl pada kisaran nilai CF
55
Heny Suseno, Sumi Hudiyono PWS, Budiawan, Djarot S Wisnubroto : Bioakumulasi Merkuria Anorganik dan Metil Merkuri oleh
Oreochromis Mossambicus: Pengaruh Konsentrasi Merkuri Anorganik dan Metil Merkuri dalam Air
Fraksi tertahan dalam tubuh (%)
3714 sampai dengan 18777 ml.g-1 [18] ). Ikan O. notilicus yang masih dalam satu keluarga dengan
2+
O. mossambicus mengakumulasi Hg dan CH3HgCl dari medium air dengan nilai CF berturut-turut
-1
-1
sebesar 2205,13 ml.g .hari dan 66000 ml.g-1.hari-1. Berdasarkan hasil penelitian tersebut, nilai CF
hasil eksperimen ini ini jauh kecil dibandingkan dengan nilai CF O. notilicus [29]. Namun demikian hasil
penelitian tidak selalu dapat dibandingkan karena eksperimen tersebut dilakukan pada konsentrasi
-1
2+
-1
yang sangat rendah ( 3,3 – 100 ng.l untuk Hg dan 1,1 – 130 ng.l untuk CH3HgCl) ) dan waktu yang
sangat singkat (8 jam).
2+
dari jaringan tubuh O. mossambicus
setelah terpapar Hg atau
Pelepasan Hg
CH3HgClselama 30 hari ditunjukkan pada Gambar 7.
100
90
80
70
-1
2+
0,4 µg.l Hg
-1
2+
20µg.l Hg
60
-1
2+
-1
2+
10 µg.l Hg
10µg.l Hg
-1
0,021µg.l CH3HgCl,
-1
-1
0,015µg.l CH3HgCl
0,361µg.l CH3HgCl
-1
1,832 µg.l CH3HgCl
50
0
2
4
6
8
Lama depurasi (Hari)
Gambar 7. Pelepasan Hg dari tubuh O. Mossambicus setelah terpapar Hg2+ dan CH3HgCl selama 30
hari
Kecepatan pelepasan dihitung dari slope grafik persentase Hg2+ atau CH3HgCl yang tertahan dalam
2+
adalah 0,0227 sampai
tubuh versus lamanya pelepasan (depurasi). Kecepatan pelepasan Hg
-1
dengan 0,0238 hari dan kecepatan pelepasan CH3HgCl dari tubuh O. mossambicus adalah 0,01064
-1
-1
hari sampai dengan 0,01098 hari . Perbedaan kecepatan pelepasan pada setiap perlakuan
2+
eksperimen untuk Hg dan CH3HgCl masing-masing sebesar 11,2% dan 3,1%. Kecepatan pelepasan
2+
-1
-1
Hg dan CH3HgCl oleh O. niloticus berturut-turut adalah 0,039 hari dan 0,0055 hari . Ikan musqito
melepas Hg2+ keluar tubuh dengan kecepatan 0,021 sampai dengan 0,042 hari-1 dan CH3HgCl dengan
-1
2+
kecepatan 0,018 sampai dengan 0,019 hari . Ikan reader sunfish melepas Hg keluar tubuh dengan
kecepatan 0,03 sampai dengan 0,035 hari-1 dan CH3HgCl dengan kecepatan 0,021 hari-1.
2+
Kemampuan ikan Plectorhinchus gibbosuaik melepas Hg yang terakumulasi dalam tubuhnya
-1
sebesar 0,02878 sampai dengan 0,0722. hari dan melepas CH3HgCl sebesar 0,0103 sampai dengan
-1
0,0116 hari
Berdasar eksperimen, maka pada Hg2+ dilepas dari tubuh O. mossambicus sebesar 2,27
2+
sampai dengan 2,38% dari per hari dari total Hg yang telah terakumulasi. Disisi lain, persentase
CH3HgCl dilepas dari tubuh O. mossambicus sebesar 1,064 sampai dengan 1,098% dari per hari dari
2+
total Hg yang telah terakumulasi. Berdasarkan data tersebut maka CH3HgCl 2,13 sampai dengan
2,16 kali ditahan lebih lama dalam tubuh ikan tersebut dibandingkan dengan Hg2+. Data tersebut
memenuhi persyaratan dapat dibandingkan karena hasil penelitian lainnya menunjukkan kemampuan
menahan CH3HgCl dalam tubuh berbagai jenis ikan bervariatif. Ikan mosquito maksimal menahan
2+
CH3HgCl 1,17 kali lebih lama dibandingkan Hg . Ikan sunfinsh menahan CH3HgCl 1,43 sampai
dengan 1,667 kali lebih lama dibandingkan Hg2+. Ikan nila menahan CH3HgCl 7,2 kali lebih lama
2+
dibandingkan Hg .
Ikan menahan CH3HgCl lebih lama dibandingkan Hg2+ karena jalur pelepasannya multi
tahapan. Jalur utama pelepasan CH3HgCl melalui biotransformasi menjadi bentuk anorganik untuk
selanjutnya diekresikan sebagai ion Hg2+. Jalur lainnya adalah sekresi CH3HgCl kedalam empedu,
berikatan dengan berbagai macam senyawaan sulfhidril nonprotein. Sebagai tambahan pelepasan
CH3HgCl juga dapat melalui system pernafasan. Metil merkuri bersaifat lifofilik dan cepat diserap
insang dari medium air. Ultrafilktrasi atau fraksi CH3HgCl yang tidak terikat oleh darah merah dan tetap
56
Jurnal Teknologi Pengelolaan Limbah (Journal of Waste Management Technology), Vol.13 No.1 2010
ISSN 1410-9565
berada dalam plasma darah dapat kembali kedalam insang untung selanjutnya diekskresikan keluar
[20]
tubuh .
Pengaruh konsentrasi medium air terhadap nilai CF Hg2+ dan CH3HgCl ditunjukkan pada
Gambar berikut.
CH3HgCl
-1
Faktor Konsentrasi, CF (ml.g )
10000
Hg
2+
CFCH3HgCl=-124,497[CH3HgCl] + 1232,467
1000
2+
CFHg=-15,72[Hg ] + 192,8
100
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
10
20
-1
Konsentrasi (µg.l )
Gambar 8. Pengaruh konsentrasi Hg2+ dan atau CH3HgCl di dalam medium air terhadap kemampuan
bioakumulasinya oleh O. mosaambicus
Gambar 8 mengindikasikan peningkatan konsentrasi Hg2+ maupun CH3HgCl menurunkan kemampuan
O. mossambicus mengakumulasi kedua senyawaan tersebut. Konsentrasi Hg2+ sebesar 20µg.l-1
(sepersepuluh dari LC50 pada ikan), CF yang dicapai 73,188% dari nilai CF yang terpapar medium
berkonsentrasi Hg 0.4µg.l-1. Peningkatan konsentrasi kedua senyawaan tersebut dalam medium air
mengarah pada LC50 yang akan menimbulkan efek toksik terhadap O. mossambicus (Liao et.al, 2003).
Nilai LC50 98h pada ikan adalah ukuran kerentanan dan potensi kelangsungan hidup organisme terhadap
zat-zat toksik termasuk merkuri. O. mosammbicus mempunyai kemampuan mengatur konsentrasi
logam pada tubuh melalui kombinasi mekanisme absorpsi, ekresi detoksifikasi dan penyimpanan.
[15]
Kecepatan pengambilan logam pada setiap organisme adalah spesifik dan bergantung pada waktu .
Berdasarkan hasil eksperimen, CF ditentukan pada kondisi tunak dimana kecepatan pengambilan dan
pelepasan merkuri dari tubuh ikan setimbang. Dalam kondisi tersebut ikan akan beradaptasi
meminimisasi efek toksik yang diakibatkan akumulasi kedua senyawaan tersebut dalam jaringan
tubuh. Pada konsentrasi tinggi kedua kontaminan tersebut berusaha diekresikan keluar tubuh sehingga
residu dalam jaringan masih dapat ditorelansi efek toksiknya.
2+
Pengaruh peningkatan konsentrasi Hg maupun CH3HgCl dalam medium air terhadap
kemampuan akumulasinya dalam berbagai jenis biota sangat bervariasi. Peningkatan konsentrasi Hg
menyebakan kenaikan kecepatan mortalitas pada tinca tinca, sejenis ikan karper yang dapat hidup
2+
diair tawar dan payau. Pada ikan jenis P. Gibbosus peningkatan konsentrasi Hg mengakibatkan
kemampuan akumulasi senyawaan tersebut menurun, tetapi peningkatan konsentrasi CH3HgCldalam
medium air justru memberikan efek yang berlawanan.
Berdasarkan konsep residu pada seluruh tubuh, organism akuatik mengalami kematian jika
batasan maksimal konsentrasi internal toksikan dilampaui. Menggunakan pendekatan residu dalam
seluruh tubuh sebagai pengganti dari residu pada organ sasaran akan mempersingkat pemahaman
toksitas secara keseluruhan dibandingkan dengan pendekatan yang berkaitan dengan konsentrasi
eksternal terhadap aktivasi metabolism, distribusi internal, jenis lemak dan kandungannya dan factor
biologis secara umum.
Terdapat 3 model untuk menjelaskan pendekatan toksisitas tersebut pada
ikan, salah satu diantaranya adalah model Uptake – Depuation Toxicity model. Model ini menjelaskan
mekanistik untuk prediksi toksisitas akibat paparan dengan variasi waktu. Hubungan nilai LC50
terhadap Faktor Biokonsentrasi (BCF) yang ditunjukkan pada persamaan
Berdasarkan persamaan tersebut maka CL50 tersebut konstan dan disisi lain nilai LC50 tercapai
pada saat konsentrasi internal mencapai kesetimbangan dengan konstanta konsentrasi eksternal.
57
Heny Suseno, Sumi Hudiyono PWS, Budiawan, Djarot S Wisnubroto : Bioakumulasi Merkuria Anorganik dan Metil Merkuri oleh
Oreochromis Mossambicus: Pengaruh Konsentrasi Merkuri Anorganik dan Metil Merkuri dalam Air
Mengacu pada teori reseptor, intensitas toksik tergantung pada derajat kemampuan receptor (degree of
receptor occupation). Interaksi reseptor dapat terjadi secara reversible maupun irreversible. Penurunan
gugus sulfhidril memicu pembentukan stress oksidatif yang menyebabkan kerusakan sel [30]. Inhibisi
enzim-enzim yang bekerja pada insang secara umum dipandang sebagai efek kritis yang menyebabkan
2+
kematian. Inhibisi enzim-enzim ini disebabkan oleh pengambilan Hg maupun CH3HgCl. Inhibisi enzim
ATP-ase dan mortalitas tergantung pada dosis dan lamanya paparan terhadap O. mossambicus. Nilai
2+
CL,50 tercapai ketika konsentrasi Hg dan CH3HgCl dalam tubuh mencapai kesetimbangan dengan
konsentrasi di dalam air. Peningkatan konsentrasi Hg dan CH3HgCl menyebabkan kerusakan insang
dan berakibat pada kegagalan atau gangguan pengaturan ostomik.
Pengaruh konsentrasi Hg2+ dan CH3HgCl terhadap nilai LD50 yang dihitung menggunakan
model uptake – depuration model ditunjukkan pada Gambar 9 dan 10.
10
-1
2+
LC50(mg.l-1)
0.4 µg.l Hg dalam medium air
-1
2+
2,0 µg.l Hg dalam medium air
-1
2+
10,0µg.l Hg dalam medium air
-1
2+
20,0µg.l Hg dalammediumair
1
0
5
10
15
20
25
30
Lama Paparan (Hari)
Gambar 9. Prediksi nilai LC50t Hg2+ menggunakan model Uptake Depuration
-1
0,021 µg.l CH3HgCl dalammediumair
1
-1
0,105 µg.l CH3HgCl dalammediumair
-1
LC50(mg.l-1)
0,361 µg.l CH3HgCl dalammediumair
-1
1,832 µg.l CH3HgCl dalammediumair
0.1
0
5
10
15
20
25
30
Lama Paparan (Hari)
Gambar 10. Prediksi nilai LC50t CH3HgCl menggunakan model Uptake Depuration
58
Jurnal Teknologi Pengelolaan Limbah (Journal of Waste Management Technology), Vol.13 No.1 2010
ISSN 1410-9565
Gambar 9 dan 10 menunjukkan nilai LC50 mengalami penurunan terhadap waktu. Pada hari pertama
2+
-1
-1
nilai LC50 untuk Hg dan CH3HgCl (konsentrasi medium air masing-masing 20 µg.l dan 1,816 µg.l )
-1
-1
berturut-turut sebesar 7,56 dan 1,7 mg.l dan hari ke 30 menjadi 0,36 dan 0.068 mg.l . Berdasarkan
hasil perhitungan menunjukkan ikan masih mampu beradaptasi atau tolrean terhadap peningkatan
2+
konsentrasi Hg dan CH3HgCl. Untuk menghindari efek toksik O. mossambicus menurunkan
kecepatan pengambilan dan menaikan kecepatan pelepasan pada saat konsentrasi senyawaan Hg
tersebut dalam medium air meningkat.
2+
Kecepatan pengambilan (ku) Hg dan CH3HgCl oleh O. Mossambicus merupakan nilai slope
dari plot CF terhadap waktu. Kecepatan pengambilan kedua jenis senyawaan merkuri tersebut yang
dipengaruhi oleh konsentrasinya dalam medium air ditunjukkan pada Gambar 11.
100
2+
-1
ku (ml.g .hari )
Hg
CH3HgCl
2+
-1
ku Hg= -0.16774[Hg ]+9,1814
ku CH3HgCl= -7,979[CH3HgCl] + 58,6223
10
0.1
1
10
20
-1
Konsentrasi(µg.l )
2+
Gambar 11. Pengaruh konsentrasi Hg dan CH3HgCl dalam air terhadap kecepatan
pengambilan (ku)
Gambar 11 menunjukkan ku cenderung menurun pada kenaikan konsentrasi Hg yang
mendekati nilai LC50. Pengaruh Kecepatan pengambilan berdasarkan hasil eksperimen berkisar antara
-1
-1
-1
-1
6,09 sampai dengan 8,79 ml.g .hari . Nilai ku Hg oleh ikan P. Gibbosus 195 ml.g .hari dan ku untuk
-1
-1
mosquitofish (Gambusia affinis) 52-78 ml.g .hari dan Redear Sunfish (Lepomis microlophus) 38 – 51
-1
-1
ml.g .hari . Variasi ku disebakan oleh konsentrasi paparan merkuri yang berbeda dan jenis
ikan/organisme yang berbeda. Penelitian menggunakan O. niloticus menunjukkan kecepatan
pengambilan Hg2+ dan CH3HgCl berturut-turut sebesar 86 ml.g-1.hari-1 dan 333 ml.g-1.hari-1. Nilai ku
yang diperoleh dari hasil eksperimen jauh lebih kecil dibandingkan dengan berbagai jenis ikan tersebut
diatas. Lebih spesifik lagi sangat kecil jika dibandingkan dengan nilai ku kedua senyawaan merkuri
tersebut dibandingkan dengan O. niloticus yang masih satu keluarga dengan O. mossambicus. Namun
2+
demikian nilai ku hasil eksperimen dihitung setelah berada dalam medium Hg atau CH3HgCl selama
lebih dari 20 hari. Disisi lain nilai ku O. notilicus dan pembanding lainnya tersebut diatas ditetapkan
berdasarkan eksperimen yang dilakukan hanya 8 jam. Mengacu teori model kompartemen tunggal
dimana bioakumulasi diasumsikan sebagai kompartemen homogen sehingga kontaminan yang masuk
kedalam jaringan tubuh akan bercampur secara homogen dalam satu kompartemen. Namun demikian
pada kenyataannya tidaklah sesederhana itu dan kontaminan mengalir dalam satu kompartemen ke
kompartemen tubuh lainnya memerlukan waktu yang cukup.
Untuk memprediksi pengambilan Hg2+ dan CH3HgCl secara realistis, masing-masing
senyawaan logam tersebut harus dinyatakan dalam satuan konsentrasi pengamilan persatuan waktu.
Model biokinetika memprediksi bioakumulasi dari keseimbangan antara influks pengambilan dan effluks
pelepasan merkuri dibawah kondisi geokimia yang spesifik . Influks pengambilan merupakan perkalian
antara kecepatan pengambilan dengan konsentrasi merkuri dalam air yang ditunjukkan pada
persamaan berikut:
59
Heny Suseno, Sumi Hudiyono PWS, Budiawan, Djarot S Wisnubroto : Bioakumulasi Merkuria Anorganik dan Metil Merkuri oleh
Oreochromis Mossambicus: Pengaruh Konsentrasi Merkuri Anorganik dan Metil Merkuri dalam Air
I = k u .C w
Dimana I merepresentasikan influks Hg ke dalam tubuh O. mossambicus (µg.g-1.hari-1), ku adalah
-1
-1
-1
kecepatan pengambilan (ml.g .hari ) dan Cw adalah konsentrasi Hg dalam air (µg.ml ). Hasil
perhitungan influk merkuri kedalam tubuh O. mossambicus ditunjukkanpada Gambar 12.
100
2+
IHg2+=1,3393[Hg ] + 0,04431
10
-1
-1
Influks (µg.g .hari )
ICH3HgCl=1,0028 [CH3HgCl] + 0,0243
1
0.1
2+
Hg
CH3HgCl)
0.01
0.0
0.5
1.0
1.5
10
20
-1
Konsentrasi (µg.l )
Gambar 12. Pengaruh konsentrasi Hg terhadap influks dalam tubuh O. mossambicus
Hasil perhitungan influks Hg2+ dari medium 0,4 sampai dengan 20 µg.l-1 kedalam tubuh O.
-1
-1
-1
-1
mossaambicus sebesar 0,0707 µg.g hari sampai dengan 2.701 µg.g hari . Influks CH3HgCl
-1
-1
-1
-1
berkisar 0,027 µg.g hari sampai dengan 1,85649 µg.g hari . Gambar 12 menujukkan pengaruh
kecenderungan kenaikan masuknya Hg ke dalam tubuh O. mossambicus akibat dari peningkatan
konsentrasi Hg2+ atau CH3HgCl dalam air. Hal ini sangat bertolak belakang dengan penurunan
kecepatan pengambilan (ku) akibat dari peningkatan konsentrasi Hg di dalam air. Namun demikian
menggunakan model korelasi antara nilai ku terhadap konsentrasi Hg2+ (ku =- 0,16774[Hg2+] + 9,814),
2+
-1
nilai ku menjadi negatif pada konsentrasi Hg dalam medium air sebesar 50µg.l . Berpijak pada
perhitungan tersebut maka pada konsentrasi Hg2+ dalam medium air 50µg.l-1, senyawaan tersebut
tidak masuk kedalam tubuh O. mossambicus atau telah mengalami lethal. Hal yang sama dilakukan
pada model korelasi antara nilai ku terhadap konsentrasi CH3HgCl (ku =- 7,97[CH3HgCl] + 58,6223),
nilai ku menjadi cenderung mengalami penurunan secara gradual.
Pengaruh paparan konsentrasi Hg terhadap kecepatan pelepasan tinggal biologis ditunjukkan
pada Gambar 13.
0.03
0.028
0.026
0.024
0.022
-1
ke (hari )
0.02
0.018
-4
2+
k e = 1,906. 10 [Hg ] + 0,02298
0.016
-4
k e = 1,465 10 [C H 3 H gC l] + 0,01057
0.014
0.012
2+
Hg
C H 3H gC l
0.01
0
1
2
10121416 182022
-1
Konsentrasi ( µ g.l )
Gambar 13. Pengaruh konsentrasi Hg dan CH3HgClterhadap ke
60
Jurnal Teknologi Pengelolaan Limbah (Journal of Waste Management Technology), Vol.13 No.1 2010
ISSN 1410-9565
2+
Mengacu pada Gambar 13, kecepatan pelepasan Hg oleh O. mossambicus setelah terpapar dalam
-1
berbagai medium berkonsentrasi 0,4 sampai dengan 20 µg.l menunjukkan kecenderungan meningkat.
Hal disebabkan paparan Hg dari jalur air menyebabkan Hg terakumulasi di tubuh ikan dan
konsentrasinya mencapai 0,09 – 2,18µg.g-1. Paparan pada konsentrasi yang rendah, Hg yang
terakumulasi dilepas dengan kecepatan pelepasan sebesar 0,238 hari-1. Paparan konsentrasi yang
-1
lebih tinggi menyebabkan kecepatan pelepasan meningkat hingga 0,0227 hari . Hal ini disebakan oleh
semakin besar konsentrasi paparan Hg yang berasal dari air,residu Hg dalam tubuh ikan semakin
tinggi. Ikan tersebut berusaha mengeluarkan residu Hg dalam tubuhnya untuk menghindari efek toksik
yang mengarah pada kondisi kematian.
KESIMPULAN
Peningkatan konsentrasi Hg2+ dan CH3HgCl tidak dibarengi dengan bertambahnya kemampuan O.
mossambicus mengakumulasi kedua kontaminan tersebut. Nilai Faktor Konsentrasi (CF) Hg2+ berkisar
-1
-1
antara 134,5 - 176,7 ml.g . Nilai CF untuk CH3HgCl berkisar antara 1013,4 -1284,1 ml.g . Hasil
2+
-1
eksperimen juga menunjukkan, nilai CF pada medium Hg berkonsentrasi rendah (0.4 µg.l ) 31,38%
2+
konsentrasi tinggi (20 µg.l-1). Disisi lain didalam
lebih besar dibandingkan dengan medium Hg
-1
medium CH3HgCl 0,021 µg.l , kemampuan O. mossambicus mengakumulasi sebesar 26,71% lebih
-1
2+
besar dibandingkan jika berada dalam konsentrasi CH3HgCl 1,832 µg.l . Kecepatan pelepasan Hg
adalah 0,0227- 0,0238 hari-1 dan kecepatan pelepasan CH3HgCl dari tubuh O. mossambicus adalah
-1
-1
0,01064 hari - 0,01098 hari . Perbedaan kecepatan pelepasan pada setiap perlakuan eksperimen
2+
untuk Hg dan CH3HgCl masing-masing sebesar 11,2% dan 3,1%. Peningkatan konsentrasi kedua
kontaminan tersebut dalam medium air menyebabkan penurunan nilai CF tetapi perhitungan
menggunakan model Uptake – Depuration Toxicity menunjukkan O. mossambicus toleran terhadap
peningkatan konsentrasi kedua seyawaan merkuri tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
[1]
WHO , Guidance for identifying populations at risk from mercury exposure, Issued by UNEP
DTIE Chemicals Branch and WHO Department of Food Safety, Zoonoses and Foodborne
Diseases Geneva, Switzerland, (2008)
[2]
Gochfeld, M. Cases of mercury exposure, bioavailability, and absorption, Ecotoxicology and
Environmental Safety 56 : 174–179 , ( 2003)
[3]
Paasivirta, J.K. Long-term Effects of Bioaccumulation in Ecosystems. The Handbook of
Environmental Chemistry,Vol. 2 Part J Bioaccumulation (ed. by B. Beek) © Springer-Verlag Berlin
Heidelberg, (2000)
[4]
Morel, F.M.M., Kraepiel, AM.L., Amyot, M. The Chemical Cycle and Bioaccumulation of Mercury
Annu. Rev. Ecol. Syst. 1998 (29):543–66, ( 2008)
[5]
Booth, S., Zeller, D. Mercury. Food Webs, and Marine Mammals: Implications of Diet and
Climate Change for Human Health. Environmental Health Perspectives 113(5):521-526, (2005)
[6]
Ravichandran, M. Interactions between mercury and dissolved organic matter a review
Chemosphere 55:319–331, 2004
[7]
Ishikawa, N.M.,
Ranzani-Paiva., M.J.T., Lombardi, J.V., Ferreira., C.M.
Hematological
Parameters in Nile Tilápia, Oreochromis niloticus Exposed to Sub-letal Concentrations of
Mercury, Brazilian Archives of Biology and Technology, 50(4): 619-626, (2007)
[8]
Arcos, J.M., Ruiz,X., Bearhop, S., Furness, R. W. Mercury levels in seabirds and their fish prey
at the Ebro Delta (NW Mediterranean): the role of trawler discards as a source of contamination
Mar Ecol Prog Ser 232: 281–290, (2002)
[9]
Kojadinovic, J. Potier, M. Le Corre, R.P. Cosson and Bustamante, P Mercury content in
commercial pelagic fish and its risk assessment in the Western Indian. Ocean Science of the
Total Environment 366: 688–700, (2006).
[10] Chasar, L. Scudder, B. Stewart, A.R. Bell, A.B. Aiken, R. Mercury Cycling in Stream
Ecosystems. 3. Trophic Dynamics and Methylmercury Bioaccumulation. Environ. Sci. Technol.
(43): 2733–2739 (2009)
[11] Schwindt, R.A. Fournie, J.W. Landers, D.H. Schreck, C.B. Kent M. Mercury Concentrations in
Salmonids from Western U.S. National Parks and Relationships With Age and Macrophage
Aggregates Environ. Sci. Technol. 2: 1365–1370 (2008)
[12] Baker, M., Shindler,D., Holtgrieve, G., Louis, V. ST. Bioaccumulation and Transport of
Contaminants: Migrating Sockeye Salmon As Vectors of Mercury. Environ. Sci Tech 43: 8840–
61
Heny Suseno, Sumi Hudiyono PWS, Budiawan, Djarot S Wisnubroto : Bioakumulasi Merkuria Anorganik dan Metil Merkuri oleh
Oreochromis Mossambicus: Pengaruh Konsentrasi Merkuri Anorganik dan Metil Merkuri dalam Air
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
18
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
[28]
[29]
[30]
62
8846 (2009)
Choya, C.A., Popp, B.N., Kanekoc, J., Draze , J.C. The influence of depth on mercury levels in
pelagic fishes and their prey. PNAS. 106( 33): 13865–13869, (2009)
Luoma, S.N., Rainbow, P . Why Is Metal Bioaccumulation So Variable? Biodynamics as a
Unifying Concept Critical Review. Environmental Science & Technology 39(7):1921-1931, (2005)
Liao, C.M., Lin, M.C. Acute Toxicity Modeling of Rainbow Trout and Silver Sea Bream Exposed
to Waterborne Metals , Environ Toxicol 16: 349-60, (2001)
McGeer, J.C., Brix, K.V., Skeaff, J.M., Deforest, D.K.,Brigham, S.I., Adams, W.J. Inverse
relationship between bioconcentration factor and exposure concentration for metals: implications
for hazard assessment of metals in the aquatic environment. Environmental Toxicology and
Chemistry, 22(5):1017-1037, ( 2003)
Wang, W.X., Wong, R.S. Bioaccumulation kinetics and exposure pathways of inorganic mercury
and methylmercury in a marine fish, the sweetlips Plectorhinchus gibbosus Mar Ecol Prog Ser
261: 257–268,( 2003)
Pickhardt, P.C., Stepanova, M., Fisher, NS., Contrasting Uptake Routes and Tissue Distributions
of Inorganic and Methylmercury in Mosquitofish (Gambusia affinis) and Redear Sunfish (Lepomis
microlophus) Environ. Toxicol. Chem. 25(8): 2132–2142, (2006)
Tsui, K.M., Wang, W-X. Uptake and Elimination Routes of Inorganic Mercury and Methylmercury
in Daphnia magna, Environ. Sci. Technol. 38: 808-816
Schultz, I. R., Peters, E. L., And Newman, M. C. (1996).Toxicokinetics and Disposition of
Inorganic Mercury and Cadmium in Channel Catfish after Intravascular Administration. Toxiicol.
Appl. Pharmacol. 140: 39–50.
Bridges, C.C., Zalups, R.K. Review molecular and ionic mimicry and the transport of toxic metals.
Toxicology and Applied Pharmacology 204: 274– 308 , (2005)
Alvarez , M.C., Murphy, C.A., Rose , K.A., McCarthy, I.D., Fuiman , L.A. Maternal body burdens
of methylmercury impair survival skills of offspring in Atlantic croaker (Micropogonias undulatus) a
Aquatic Toxicology 80 :329–337, (2006)
Carvalho, R.C., Benfield, M.C., Santschi, P.H. Comparative bioaccumulation studies of colloidally
complexed and free-ionic heavy metals in juvenile brown shrimp Penaeus aztecus (Crustacea:
Decapoda: Penaeidae). Limnol. Oceanogr., 44(2): 403–414, (1999)
P. S. Rainbow, P.S. Review article Trace metal bioaccumulation: Models, metabolic availability
and toxicity. Environment International 33 : 576–582 (2007)
Yap, C.K., Ismail, A. Tan, S.G., Omar, H., Koyoma, J. Tolerance of High Inorganic Mercury of
Perna viridis: Laboratory Studies of Its Accumulation, Depuration and Distribution, J. Appl. Sci.
Environ. Manage. September, 2007 Vol. 11(3) 119 – 125
IAEA, Sediment distribution coefficients and concentration factors for biota in the marine
environment. Technical reports series no. 422 Vienna, International Atomic Energy Agency,
(2004)
Metian, M., . Warnau, M., Cossonc, R.P., Oberhänslia, F., Bustamante, P. Bioaccumulation and
detoxification processes of Hg in the king scallop Pecten maximus: field and laboratory
investigations, Aquatic Toxicology 90, 3 : 204-213,(2008)
Lacoue-Labarthe, T., Warnau, M., Oberhänsli, F., Teyssié, J.-L. ., Pustamante. Bioaccumulation
203
Hg Radiolabelled
of Inorganic Hg by the Juvenile Cuttlefish Sepia officinalis Exposed to
Seawater and Food, Aquat Biol 6: 91–98 (2009)
Wang, R., Wong, M.H. Wang, X-W. Mercury exposure in the freshwater tilapia Oreochromis
niloticus Environmental Pollution 158: 2694-2701, (2010)
Stohs, S.J., Bagchi, D. Oxidative mechanisms in the toxicity of metal ions Free Radical. Biology
& Medicine, 18(2):321-336, (1995)