12/12/2010
Oleh Maritza Hanif– 25309021 Ika Nuryuni Kartika‐ 25309022
Pendahuluan Lautan mencakup 70% dari luas permukaan bumi Memiliki keanekaragaman hayati tinggi dari zona estuari hingga lautan lepas Semua bahan kimia secara langsung maupun tidak langsung akan menjangkau perairan laut
Perlu adanya evaluasi dampak suatu toksikan terhadap organisme saltwater yang penting bagi manusia
1
12/12/2010
Pendahuluan Aturan mengenai saltwater testing di USA : ‐ Federal Insecticide, Fungicide, and Rodenticide Act (FIFRA) , g , ‐ Clean Water Act (CWA) ‐ The Marine Protection, Research, abd Sanctuaries Act
(MPRSA) ‐ The Toxic Substance Control Act (TSCA) Ratusan spesies telah digunakan untuk uji toksisatas saltwater, namun karena keterbatasan informasi mengenai l k k b f diet, penyakit,maupun life history dari spesies tersebut hanya sedikit tes yang dilakukan dengen mempertimbangkan standard
General Procedur Standar uji toksisitas untuk saltwater :
‐ Uji toksisitas akut, uji jangka pendek selama 4 hari atau kurang untuk memperoleh LC50 atau EC50, kurang untuk memperoleh LC50 atau EC50 ‐ Uji jangka panjang early life stage (ELS) selama 28 hari atau lebih,mengamati efek kimia pada fase telur hingga perkembangan awal LOEC, NOEC, MATC ‐ Full life cycle test selema 2 – minggu (invertebrata) dan minimal 6 bulan (ikan) Metode uji toksisitas untuk saltwater dikeluarkan oleh ASTM, APHA/AWWA/WPCF, dan U.S. EPA Table 1 (Buku) berisi prosedur : ‐ Organisme uji ‐ Durasi eksposur ‐ Kondisi eksposur (static, static renewal, flow through) ‐ End point
2
12/12/2010
General Procedur Mirip dengan metode untuk fresh water uji toksisitas akut dan kronis Prosedur meliputi : desain uji dan kontrol(5 atau lebih konsentrasi perlakuan), monitoring dampak biologis, kualitas air, dan analisa kimia (jika diperlukan untuk satu jenis bahan kimia). Perbedaan dengan freshwater : jenis organisme uji yang digunakan, dilution water, dan monitoring salinitas selama uji berlangsung.
Organisme Uji
3
12/12/2010
Algae dan Macrophyte Beberapa jenis yang sering digunakan : Skelenotema costatum, Nitzschia punctata, Dunaliella tertiolecta Pada saltwater, penggunaan Algae dan macrophyta masih tergolong baru, termasuk didalamnya alga merah dan microalga. Dibahas lebih lanjut pada bab tersendiri
Cnidarians Meliputi : Hydras, ubur‐ubur, anemon laut, dan koral. Karbe et al. (1984) melakukan uji toksisitas menggunakan hidroid jenis Laomedea flexuosa dan Eirene viridula, melihat efek polutan terhadap kecepatan pertumbuhan dan perubahan morfologi hidran
4
12/12/2010
Prosedur untuk hidroid (Karbe et al., 1984) Koloni hidroid ditumbuhkan pada piringan kaca (satu koloni
masing‐masing piringan) Larutan uji disaring terlebih dahulu Pada awal tes, polip pada tiap‐tiap koloni direduksi dengan cara
dibedah hingga hanya tersisa 10 polip Masing‐masing piringan uji terdiri atas satu perlakuan, minimal
pengujian terdiri atas 5 perlakuan dengan kontrol. Larutan uji diaerasi dan dijaga suhunya tetap 20oC, durasi tes
minimal 2 minggu Pakan : E. Viridula Artemia salina umur 3 hari dua kali seminggu
L. Flexuosa setiap hari Koloni dihitung pada awal tes, atau minimal pada akhir minggu
5
12/12/2010
Pengamatan :
L. Flexuosa pertumbuhan hidran dan polip (gonozoid) E. Viridula efek morfologis Pertumbuhan hidran dapat mengalami gangguan seperti tampak pada Figure 2. Terdapat 6 level efek kerusakan yang terjadi. Efek dianggap signifikan jika terdapat 20% koloni yang terkena dampak EC201, EC202, EC203, dst. Gangguan pada pertumbuhan hidran sulit digambarkan pertumbuhan gonozoid Gonozoid meningkat jika organisme mengalami stress Beberapa bahan yang memicu pertumbuhan gonozoid (Karbe et al.,1984) yaitu sianida, tembaga, cadmium, merkuri, dan seng.
6
12/12/2010
Prosedur untuk coral (Standar Methods) Coral penting dalam ekosistem karang. Spesies paling
banyak digunakan Acropora cervicornis (Atlantik) dan Acropora formosa (Indo‐Pasific). Jenis lain p f ( ) Table 3. 3
• Minimal 20 koloni coral dengan ukuran seragam, direkomendasikan 10 g berat basah • Pelarut memiliki salinitas antara 33‐35 ppt • Dilakukan pada kondisi flow through, pergantian larutan Dilakukan pada kondisi flow through pergantian larutan berlangsung setiap jam,suhu 27±1oC, DO 10%, pH antara 8,1 – 8,4 • Ketinggian larutan diatas coral min 2 cm, dengan paparan selama 12 jam terang dan 12 jam gelap. • Efek : Lethal dan sublethal • Kematian koloni tampak dari perubahan warna menjadi opaque,coral akan hancur setelah beberapa jam setelah kematian LC50 • Tes dianggap valid jika koloni ≥ 90% mampu bertahan pada kontrol
7
12/12/2010
Rotifer (1) Alasan : mudah diperoleh dan ekonomis
Contoh Brachionus plicatilis (tersebar di kawasan estuari)
Telur B. Plicatilis akan menetas dengan
menempatkannya pada air berkadar garam 15% dan diinkubasi pada suhu 25oC , intensitas cahaya yang digunakan antara 1000 – 3000 lux. Telur akan menetas setelah 22 jam. Hewan yang menetas pada waktu antara jam ke 0 – 2 digunakan untuk tes
Rotifer (2) Uji Toksisitas Akut Dilakukan pada kondisi steril, wadah : polystyrene tissue culture plate Dilakukan menggunakan 1 ml larutan uji dengan 10 ekor neonates rotifer, triplikat. Umumnya tes dilakukan pada 5 variasi konsentrasi disertai kontrol, salinitas air yang dipakai 15 % dan 30%. Inkubasi dalam gelap, suhu 25oC Hewan tidak diberi makan selama tes Waktu uji 24 jam, setelahnya kematian hewan dihitung W k ji j l h k i h dihi LC50 Pada akhir uji LC5 dihitung, dengan mengamati ada tidaknya gerakan selama 5 – 10 detik, hewan berubah warna dari transparan menjadi opaque Tes dianggap valid jika kematian pada kontrol ≤ 10%
8
12/12/2010
Copepods (1) Alasan : Distribusi luas, salah satu spesies paling
melimpah di kawasan pesisir,dapat mewakili zooplankton, siklus hidup pendek zooplankton siklus hidup pendek Contoh Acartia tonsa melimpah di pantai, siklus hidup hanya 3 minggu pada 25oC, umum digunakan untuk menguji material tumpahan kapal, buangan ke laut, oil dispersant, untuk uji akut dan kronis
Copepods (2) Uji Toksisitas Akut (Gentile and Sosnowski, 1978) Dilakukan pada flat‐bottom borosilicate glass crystaline
dishes yang diisi larutan uji 100 ml dan 15 ekor copepods dewasa, triplikat u/ masing‐masing perlakuan Kedalaman larutan ≥ 2 cm Masing‐masing cawan 15 hewan dewasa, dilakukan selama 96 jam, dimonitor setiap hari Tes diterima jika kematian pada kontrol ≤ 15%. Hewan tidak diberi makan selama uji Kebanyakan digunakan untuk static test, tapi dapat juga digunakan untuk flow through.
9
12/12/2010
Anelida (1) Berada di dasar perairan, sensitif terhadap polutan
Contoh N. arenaceodentata (mudah dikultur di l b t i ) laboratorium)
Anelida (2) Akut Tes (96 jam) Umur hewan uji : 2 – 3 bulan Hewan uji (min. 10 ekor) dimasukkan pada test chamber berisi 100 ml larutan uji. Setiap hewan harus diperiksa dibawah mikroskop untuk melihat ada tidaknya cacat, pada hewan betina dilihat perkembangan telur. Salinitas larutan uji disesuikan dengan jenis cacing Suhu yang digunakan 20 ± 1oC, faktor pencahayaan di b ik diabaikan Hewan tidak diberi makan selama uji, diamati setiap hari Hewan mati dikeluarkan tidak ada gerakan, penampakan pucat, everted proboscis Uji diterima jika kematian hewan pada kontrol tidak lebih dari 10%.
10
12/12/2010
Anelida (3) Life Cycle Tes Menggunakan juvenil, umur 1 bulan Dilakukan pada kondisi static, static renewal, namun dapat Dilakukan pada kondisi static static renewal namun dapat
juga dilakukan pada kondisi flow through 4 ekor cacing ditempatkan pada larutan uji sebanyak 2500 ml. Salinitas 30 dan 35%. Replikasi sebanyak 10 replika Suhu pengujian 20 ± 2oC, pencahayaan 16 jam dan 8 jam gelap. Diberikan aerasi yang rendah untuk menjaga kandungan oksigen Kematian diamati setiap hari Pada 15 hari awal, diamati adanya telur yang tumbuh. Uji diakhiri apabila dalam pengamatan ditemukan pertumbuhan telur pada larutan kontrol. Uji dianggap tidak sah apabila hewan uji gagal menghasilkan telur
Mysid Alasan : Berdampak signifikan terhadap ekologi,siklus
hidup pendek, tercatat memiliki sensitivitas tinggi Jenis Palaomonetes pugio (Tyler‐Schroeder, 1979) Palaomonetes pugio (Tyler‐Schroeder 1979) Tes dilakukan terhadap hewan umur 24 jam – 5/6 hari Hewan diberi makanan selama tes (brine shrimp nauplii) sifat kanibal Digunakan untuk life cycle test
11
12/12/2010
Uji kronis (28 hari) Harus dilakukan pada kondisi flow through Tes dimulai sejak fase postlarval (umur ≤ 24 jam)
dilanjutkan hingga dewasa (10‐12 hari), diakhiri dengan evaluasi keberhasilan reproduksi dan diamati dampaknya p p y pada kemampuan bertahan hidup Hewan harus diberi makan dengan kandungan fatty acid yang mencukupi untuk meningkatkan kemampuan bertahan hidup dan menghasilkan anakan.Jumlah anakan dihitung. Pada fase dewasa hewan betina akan menghasilkan telur, perut hewan akan membesar dan berwarna gelap. Pada fase ini hewan jantan dan betina dikawinkan Saat anakan dilahirkan, harus dilakukan penghitungan. Evaluasi dampak toksikan terhadap hewan generasi 2 dapat dilakukan dengan mengambil anakan yang mewakili dari masing‐masing test chamber. Kemudian diletakkan pada chamber yang terpisah dan diamati kemampuannya untuk bertahan selama 96 jam.
Pertumbuhan udang generasi 1 dievaluasi dengan mengukur
panjang tubuh, berat kering/basah hewan uji saat tes berakhir (ukuran tubuh jantan dan betina berbeda) Uji diterima jika : 1. ≥ 70% generasi pertama dapat bertahan pada larutan kontrol 2 ≥ 75% betina dari generasi pertama pada larutan kotrol 2. dapat menghasilkan anakan 3. Jumlah rata‐rata betina pada generasi pertama pada larutan kontrol ≥ 3. Keberhasilan reproduksi jumlah anakan yang diproduksi betina selama tes ‐
Masalah yang mungkin timbul : Masalah yang mungkin timbul Kehilangan hewan dewasa karena melompat ke luar DO rendah, pencahayaan ‐ Kekurangan asupan fatty acid reproduksi buruk Pemasangan barier, DO ditingkatkan, pengaturan intensitas pencahayaan, peningkatan kualitas pakan
12
12/12/2010
Uji Kronis Jangka Pendek (7 hari) Harus dilakukan pada kondisi flow through Tes dimulai sejak fase postlarval (umur ≤ 24 jam) ,hewan • •
•
dikumpulkan dan dipelihara pada pelarut bersuhu 26 bersuhu 26 – 27oC selama 7 hari Hewan diberi pakan shrimp naupli yang baru menetas Dilakukan pada kondisi static renewal (US EPA, 1988) 5 ekor post larval mysid ditempatkan dalam test chamber yang dibuat dengan 8 replika Larutan pada test chamber sebanyak 150 ml, diperbaharui setiap hari Kemampuan mysid bertahan hidup dipantau setiap hari. Kemampuan mysid bertahan hidup dipantau setiap hari, hewan yang mati dan kelebihan makanan segera dikeluarkan Evaluasi akhir = jumlah hewan yg immature,jenis kelamin hewan yang immature, ada tidaknya telur
13
12/12/2010
Molusca Jenis : tiram, kerang, dan remis
Testing dibagi 2 jenis a. Untuk efek uji pada bivalve larva/ bivalve embrio b. Untuk pertumbuhan dan pembentukan kerang baru
Molusca ‐ Uji pada embrio/larva bivalve Jenis: hardshell clam, Mercenaria mercenaria (Eastern oyster), Crassostrea gigas (pacific oyster), dan Mytilus ) C i ( ifi ) d M il edulis (remis biru). Tes dilakukan pada embrio yang baru saja dibuahi dan berakhir 48 jam kemudian setelah embrio berkembang hingga tingkatan trochopore dan bermetamorfosis menjadi bentuk hinged veliger larvae. Tingkat keberhasilan dari proses perkembangan dengan cara membandingkan jumlah larva yang hidup (kerang yang berkembang sempurna/kontrol) dengan jumlah larva yang hidup (perlakuan).
14
12/12/2010
Bivalve dewasa pada masa matang dapat dengan mudah
bertelur selama beberapa waktu dalam setahun (semi hingga panas). Proses bertelur dapat diinduksi dengan proses biologis, kimia, dan perangsang fisik. Untuk menelurkan, bivalve dewasa harus diletakkan terpisah dalam wadah dengan volume air uji bersih yang cukup untuk menutup mereka. p p Suhu air dijaga agar meningkat 5‐10 C diatas suhu kelembaban. Perangsang tambahan dapat dimasukkan saat stimulasi thermal ‐> pembunuh sperma (heat).
Fertilisasi lebih berhasil jika sperma didapat dari telur
alami. l i Total jumlah telur yang ada harus dikalkulasi untuk menentukan jika ada jumlah yang cukup untuk pengujian. Uji ini dilakukan setidaknya dengan pengulangan 3x untuk tiap kontrol dan uji perlakuan. Setidaknya uji perlakuan terdiri dari 5 macam.
15
12/12/2010
Molusca – Oyster Shell Deposition Test Untuk mengukur deposisi pertumbuhan kerang baru oleh
eastern oyster muda selama 96 jam masa terpapar. Jumlah deposisi tersebut dapat dihubungkan dengan
jumlah tingkat stres akibat terpapar bahan kimia. Berdasarkan 2 prinsip:
(1) deposisi sekeliling dari kerang baru dapat dimaksimalkan dengan memindahkan kembali seluruh kerang baru atau kerang tipis. (2) bahan kimia berbahaya akan secara langsung mengurangi aktivitas pemompaan (mengurangi tingkat deposisi kerang).
Uji ini menggunakan tiram muda berukuran 25‐50 mm
(bersih dari organisme epizootic) (bersih dari organisme epizootic). Temperatur antara 15‐30 C pada unfiltered saltwater dengan tingkat salinitas 10‐30 %. Membutuhkan arus yang cukup untuk mendapatkan pertumbuhan kerang yang memadai. Pertumbuhan dapat menurun pada paparan dengan suhu dan/atau salinitas melebihi batas di atas (Galtsoff 1964) dan/atau salinitas melebihi batas di atas (Galtsoff, 1964). Persentase penurunan pertumbuhan kerang tiram dihitung berdasarkan rata‐rata pertumbuhan kerang baru dari kontrol tiram‐> EC50 (analisis statistik dengan konsentrasi uji berbeda).
16
12/12/2010
Decapoda
Spesies paling sering digunakan diantara crustacea untuk
uji toksisitas ‐> kepentingan komersial. ji k i i k i k i l Sensitif terhadap bahan kimia. Dari 4 tingkatan hidup (larvae, megalop, juvenile, adult), yang paling sering digunakan adalah tingkatan adult dan juvenile. Kesulitan dalam pengukuran early life stage dan mengikuti metoda standar (APHA, 1992 dan ASTM, 1993b).
17
12/12/2010
Prosedur spesial dibutuhkan untuk penanganan dan
pengujian crustacea khususnya tingkatan larva dan ji kh i k l d megalop. Uji akut menggunakan 5/6 konsentrasi uji kimia dengan pengadaan kontrol. Minimum 10 hewan uji per perlakuan. Masalah kanibal pemisahan hewan uji Masalah kanibal ‐> pemisahan hewan uji Masalah lain: teknik penanganan dan diet spesial untuk memastikan kelangsungan hidup, pertumbuhan dan perkembangan.
Decapoda – Grass Shrimp Biasa berganti kulit dan tingkat perkembangan yang
membuatnya tak terlihat dalam produksi larva yang cukup untuk uji tingkatan individual ‐> uji akut untuk early life stage diawali dengan larva pada umur tertentu (bukan individual life stage). Mayoritas bermetamorfosis menjadi postlarvae selama 18‐21 hari (25 C). Rekomendasi (Tyler‐Schroeder, 1978): pengujian pada y , 97 p g j p saat hewan berusia 1 hari dan 18 hari.
18
12/12/2010
Larva didapat dari mengisolasi 3 ekor betina subur per 8
iinchi wadah kultur gelas pada 1L saltwater hi d h k l l d L l terfiltrasi fil i (salinitas 15‐25 %) ‐> 17‐25 wadah dibutuhkan untuk per uji akut. Pengulangan sebanyak 3x per perlakuan untuk menunjukkan penampakan tiap grup umur dari larva. Uji dilakukan pada suhu 25 C pada keadaan gelap atau 12 jam terkena matahari dan 12 jam tidak terkena. Kontrol untuk mortalitas < 10 % (tes penerimaan). Efek terhadap proses reproduksi: jumlah betina subur, produksi telur, dan keberhasilan penetasan embrio.
Echinoderma Jenis: sea urchin ‐> uji akut dengan standar prosedur
untuk uji toksisitas. k ji k i i Untuk mengetahui efek potensial dari bahaya bahan kimia pada masa fertilisasi sea urchin. Dibahas pada Chapter 6.
19
12/12/2010
Ikan Spesies ikan yang sering digunakan untuk uji toksisitas
(US): Sheepshead minnow (Cyprinodon variegatus), dan inland silverside (Menidia menidia / M. Beryllina). Sheepshead minnow ‐> uji toksisitas siklus hidup penuh Menidia spp. muda sangat sensitif untuk ditangani dan persyaratan bertelur membuat uji kronik penuh sulit dilakukan.
Uji kronik short‐term dilakukan pada sheepshead minnow dan
inland silverside untuk pengujian effluen ‐> menentukan efek pada keberlangsungan dan pertumbuhan. d k b l d t b h Uji diawali dengan larva ikan (usia sama) dan meletakkan ikan
selama 7 hari dibawah kondisi renewal. Uji inisiasi pada larva Sheepshead minnow selama < 24 hari,
dan inland silverside diantara 7‐11 bulan. Selama 7 hari paparan, ikan diberi makan brine shrimp nauplii
hid p hidup. Pengujian dilakukan pada suhu 25 ± 2 C di saltwater dengan
salinitas 20‐32 % (sheepshead minnow) dan 5‐32 % (inland silverside).
20
12/12/2010
Selama proses renewal dilakukan pembuangan brine
shrimp, kotoran dan serpihan lain ‐> untuk hi k d ih l i k mempertahankan kualitas air. Larva yang bertahan hidup diperiksa setiap hari. Kriteria untuk penerimaan dari uji ini meliputi: (1) rata‐rata larva kontrol yang bertahan hidup ≥ 80 % (2) rata rata berat kering dari larva kontrol sheepshead (2) rata‐rata berat kering dari larva kontrol sheepshead minnow tak terpelihara ≥ 0,6 mg atau ≥ 0,5 mg untuk inland silverside tak terpelihara.
DEVELOPING COMMUNITY TESTS Didesain untuk mengetahui dampak dari senyawa kimia
pada komunitas berkembang (multi spesies) dari d k i b k b ( l i i ) d i organisme bentos di estuary. Uji ini dapat digunakan untuk menguji secara luas
varietas dari organisme non‐standar saat tingkatan awal dan masa sensitif perkembangan mereka. Uji ini telah dilakukan dalam pengujian polychlorinated
biphenyl (PCB), beberapa insektisida dan biosida, herbisida, lumpur bor, dan komponennya, serta barit.
21
12/12/2010
Terdiri dari substratum yang terpapar selama waktu 7‐16
minggu hingga rangkaian perlakuan termasuk kontrol dan 3‐5 perlakuan uji substansi. Pada saat akhir masa tiap paparan, substratum disaring dengan saringan 1 mm mesh dan seluruh makhluk makroinvertebrata bentos diidentifikasi dan dihitung. Perlakuan dan kontrol kemudian dibandingkan untuk mengevaluasi perubahan pada struktur komunitas termasuk perubahan kelimpahan hewan dengan spesies d fil dan filum. Komunitas bentos yang berkembang di uji toksisitas komunitas berkembang secara struktur mirip dengan komunitas bentos di sistem perairan alami yang berdekatan dengan laboratorium (Tagatz dan Deans, 1963).
22
12/12/2010
23
