DAMPAK POLUTAN TIMBAL PADA IKAN DAN MANUSIA Indriani Musthapia 1 dan Mas Tri Djoko Sunarno 2

Seminar Nasional Limnologi 2006 Widya Graha LIPI Jakarta, 5 September 2006

DAMPAK POLUTAN TIMBAL PADA IKAN DAN MANUSIA Indriani Musthapia 1 dan Mas Tri Djoko Sunarno 2 PENDAHULUAN Air dari wilayah pegunungan mengalir kebagian bawah hingga mencapai wilayah yang berbatasan dengan laut. Dalam perjalanannya, air tersebut ada yang tertampung secara permanen dan atau sementara dalam suatu badan air. Proses perjalanan ini menggerus dan membawa berbagai macam bahan yang berasal dari alam ataupun buangan kegiatan manusia. Jenis dan kualitas bahan yang larut maupun yang tidak larut akan mempengaruhi kualitas air tersebut. Ketergantungan manusia terhadap air sangat tinggi. Tidaklah heran jika hampir seluruh kegiatan manusia tidak jauh dari air, terutama sungai. Dari mulai kegiatan rumah tangga hingga sampai industri. Tujuannya yang sederhana adalah untuk kemudahan transportasi dan lainnya adalah kemudahan membuang limbah. Pertumbuhan manusia selalu diiringi dengan peningkatan kegiatannya. Hal ini cenderung meningkat sesuai dengan pertambahan waktu. Intervensi IPTEK terhadap kegiatan manusia dalam menghasilkan barang menjadi ciri dari proses perkembangan negara agraris menjadi industri. Hal ini menyebabkan beban sungai cenderung meningkat dan kualitas airnya pun cenderung menurun. Contoh yang nyata perubahan kualitas air sungai dapat dilihat di sungai-sungai di Jawa. Ikan sebagai organisme yang hidup disungai membutuhkan kualitas dan kuantitas air tertentu agar bisa mempertahankan kehidupannya. Perubahan kualitas dan kuantitas air akan mengganggu ikan dalam menyelesaikan siklus hidupnya. Ciri khas akibat gangguan perubahan kualitas dan kuantitas air adalah pengurangan populasi dan jenis ikan. Perubahan kualitas air secara mendadak akan menyebabkan kematian ikan secara masal. Contohnya adalah kematian ikan pada wadah budidaya di waduk di Jawa Barat (Saguling, Cirata dan Ir. Juanda). Yang patut kita waspadai saat mengkonsumsi ikan adalah tempat pengambilan ikan yang berasal dari suatu perairan yang tercemar. Karena hal ini dapat menimbulkan efek toksik terhadap organisme yang mengkonsumsinya khususnya manusia. Contohnya adalah penyakit minamata yang terjadi pada masyarakat di 1. Peneliti non kelas pada Balai Riset Perikanan Perairan Umum Palembang, 2. Peneliti pada Balai Riset Perikanan Perairan Umum Palembang, [email protected]

1

Seminar Nasional Limnologi 2006 Widya Graha LIPI Jakarta, 5 September 2006 Jepang yang mempunyai kegemaran makan ikan mentah. Manusia yang terjangkit penyakit minamata adalah mereka yang memakan ikan yang ditangkap dari perairan yang tercemar logam berat. Dalam tulisan ini dikemukakan mengenai toksisitas logam berat, khususnya timbal, serta efek yang ditimbulkannya terhadap ikan dan manusia.

TIMBAL DAN PEREDARANNYA DALAM TUBUH IKAN Timbal digolongkan kedalam kelompok logam berat karena memiliki berat atom lebih dari 20 (Philips, 1981). Sifat dan kegunaan timbal seperti yang dikemukakan oleh Johnston dan Shapiro (1993) adalah sebagai berikut : •

Memiliki nomor atom 82 dan mempunyai simbol Pb;

•

Merupakan logam lunak sehingga dapat dipotong dengan menggunakan pisau atau dengan tangan dan dapat dibentuk dengan mudah;

•

Merupakan logam yang tahan terhadap proses korosi atau karat, sehingga logam tersebut sering digunakan sebagai bahan pelapis;

•

Mempunyai titik lebur yang rendah, yaitu hanya 327,5 0C;

•

Mempunyai titik didih tinggi , yaitu 17.400 0C;

•

Mempunyai kerapatan yang lebih besar dibandingkan dengan logam biasa, kecuali bila dibandingkan dengan emas dan merkuri;

•

Merupakan penghantar listrik yang tidak baik. Timbal merupakan logam berat yang banyak digunakan dalam industri pipa,

lempeng logam, cat, aki, industri mobil, peralatan radio, patri, dan bahan campuran pada mainan anak-anak (Ruslijanto,1984). Berbagai peralatan yang mengandung timbal ditemukan pada pabrik baterai, pabrik cat dan percetakan (Rabinowitz et al., 1976). Selain itu timbal digunakan pula sebagai bahan campuran pada bahan bakar bensin yang berfungsi untuk meningkatkan angka oktan sehingga dapat mengurangi letupan pada kendaraan bermotor (Anonim, 1983). Timbal masuk ke dalam tubuh ikan melalui saluran pernapasan, saluran pencernaan dan sedikit lewat kulit yang kemudian akan didistribusikan ke dalam berbagai jaringan tubuh. Kandungan timbal dalam darah menggambarkan 2

Seminar Nasional Limnologi 2006 Widya Graha LIPI Jakarta, 5 September 2006 keseimbangan antara banyaknya timbal yang masuk kedalam tubuh dengan timbal yang diekskresikan dari tubuh, yang juga dapat menggambarkan keberadaan timbal di dalam jaringan lunak dan jaringan keras. Diketahui pula bahwa kandungan timbal yang terdapat dalam darah dan komponen jaringan lunak adalah sebesar 1% dari total timbal yang masuk ke dalam tubuh, dan sekitar 90-99% timbal dalam darah tersebut terdapat pada eritrosit (Rabinowitz et al., 1976; Rabinowitz et al., 1977). Menurut Klaassen (2001) timbal dapat menimbulkan efek negatif terhadap hematologi, yaitu menyebabkan terjadinya anemia mikrocitic dan hypocromic (Gambar 1). Anemia mikrocitic adalah anemia yang ditandai dengan ukuran sel darah merah yang lebih kecil dibandingkan dengan ukuran sel darah merah yang normal, sedangkan anemia hypocromic adalah anemia yang ditandai dengan menurunnya nilai Mean Corpuscular Haemoglobin Concentration (Anonim, 2004). Anemia mikrocitic dan hypocromic ini terjadi pada sel darah merah yang mengalami kekurangan zat besi yang dapat menyebabkan meningkatnya reticulosit (Klaassen, 2001). Timbal mempengaruhi fungsi enzim coproporfirinogen oksidase dalam sintesis Hemoglobin (Palar, 1994). Timbal dapat meningkatkan aktivitas enzim coproporfirinogen oksidase dan menurunkan aktivitas ferochetalase yang mengkatalis besi (Fe) ke dalam protoporphyrin (Klaassen, 2001). Protoporphyrin merupakan senyawa organik untuk pembentukan heme yang akan berikatan dengan Fe dan memiliki kemampuan untuk mengikat O2 (Burden, et al.,1998). Timbal akan meningkatkan kadar Asam Amino levulinat (ALA) yang diperlukan dalam proses sintesis heme untuk membentuk porphobilinogen sebagai prekursor

hemoglobin

(Bhavagan,

1992).

Peningkatan

kadar

ALA

akan

mempengaruhi pembentukan porphobilinogen serta protoforfirin-9. Protoporpyrin-9 yang terakumulasi dalam sel darah merah dapat menyebabkan penurunan jumlah sel darah merah dan pengurangan umur sel darah merah. Seiring dengan fenomena tersebut maka sintesis Hb akan terhambat (Palar, 1994). Peningkatan protophorfirin pada anak-anak terjadi apabila terdapat kandungan timbal dalam darah sebesar 1417µg/dL (Piomelli , 1990).

3

Seminar Nasional Limnologi 2006 Widya Graha LIPI Jakarta, 5 September 2006 Konsentrasi timbal dalam darah sebesar 50-80µg/dL akan mengakibatkan jumlah sel darah merah berkurang yang akan mempengaruhi pembentukan sel darah merah baru (reticulosit) (Rober, 2000). Penelitian lain menunjukkan bahwa apabila kadar timbal dalam darah lebih besar dari 40 µg/dL dapat menyebabkan nilai hemoglobin lebih kecil dari 13g% (Ruslijanto, 1986). Jumlah sel darah merah pada ikan semakin berkurang seiring dengan semakin tingginya kandungan timbal dalam darah. Hal ini menunjukkan bahwa jumlah sel darah merah matang semakin berkurang seiring dengan peningkatan konsentrasi timbal dalam darah sehingga sel darah merah yang beredar merupakan sel darah merah yang masih muda yang ukurannya lebih besar daripada sel darah merah yang sudah matang (Anonim, 2003). Tingginya kandungan timbal dalam sel darah merah sangat tinggi diketahui karena lebih dari 90% timbal yang terkandung dalam darah telah berikatan dengan sel darah merah sehingga sel darah merah menjadi mudah pecah selain itu terjadi pula penghambatan proses eritropoiesis dalam sumsum tulang (Albahary, 1972). Kondisi seperti ini mengakibatkan umur sel darah merah menjadi pendek, menurunnya jumlah sel darah merah dan retikulosit sehingga jumlah sel darah merah semakin rendah. Selain jumlah sel darah merah yang semakin berkurang, timbal juga dapat menyebabkan kandungan Hb dalam darah ikan yang semakin menurun, hal ini terjadi akibat adanya penghambatan fungsi enzim sufhidril oleh timbal untuk mengikat Amino Levulinic Acid (ALA) menjadi porpoblinogen, serta protoporfirin menjadi Hb. Menurut Rober (2000), timbal akan menghambat enzim ALA-D, ferrochetalase dan corpoporphyrinogen

decarboxylase

dalam

biosintesis

heme.

Timbal

akan

meningkatkan (1) ALA pada urin dan plasma, (2) corpoporphyrinogen III pada urin, dan (3) protoporphyrin-9 yang terakumulasi pada sel darah merah. Ketiga hal tersebut akan menyebabkan penurunan kandungan hemoglobin. Menurut Rober (2000), timbal akan menghambat sintesis Hb dalam 3 tahap seperti yang tercantum pada Gambar 2, yaitu: 1. Timbal menghambat aktivitas delta Amino Levulinic Acid Dehidratase (ALA-D) pada reaksi perubahan ALA menjadi porpobilinogen sehingga protoporfirin-9 yang terbentuk menjadi sedikit, akibatnya Hb yang terbentuk juga menjadi sedikit.

4

Seminar Nasional Limnologi 2006 Widya Graha LIPI Jakarta, 5 September 2006 2. Timbal menghambat penyerapan Fe oleh protoporfirin-9. 3. Timbal menghambat pengikatan heme dan globin.

DAMPAK NEGATIF TIMBAL TERHADAP IKAN DAN MANUSIA Sektor industri di Indonesia terus mengalami peningkatan dari tahun ke tahun seiring dengan meningkatnya teknologi. Hal ini tentu saja memberikan dampak positif kepada masyarakat karena sektor industri mampu meningkatkan perekonomian dan membuka banyak lapangan pekerjaan. Akan tetapi, perkembangan sektor industri ini banyak menimbulkan dampak negatif bagi masyarakat dan lingkungan, karena dapat menyebabkan terjadinya pencemaran lingkungan yang membahayakan kesehatan manusia. Salah satu bahan pencemar berbahaya yang dihasilkan dari sektor industri adalah timbal. Timbal banyak digunakan sebagai bahan bakar, pipa, cat, aki, industri mobil, peralatan radio, patri dan bahan campuran pada mainan anak-anak (Cullen et al., 2003).

Tingginya tingkat pencemaran timbal di lingkungan

menimbulkan

dampak yang merugikan bagi manusia dewasa dan terutama bagi anak-anak (Goyer dan Mehlman, 1977). Senyawa timbal bersifat racun dan berbahaya bagi kesehatan tubuh, senyawa ini masuk kedalam tubuh makhluk hidup melalui saluran pernapasan, saluran pencernaan dan sedikit lewat kulit (Palar, 1994). Timbal dapat menimbulkan efek toksik pada ikan baik secara kronis maupun akut. Efek secara kronis ditandai dengan menurunnya berat badan yang disertai gangguan pada sistem pencernaan, sedangkan efek akut ditandai dengan kerusakan sel darah merah, penurunan kandungan hemoglobin, serta gangguan pada sistem saraf pusat dan tepi (Anonim, 2003). Timbal terikat pada berbagai macam jaringan seperti hati, limpa, otak, dan sumsum tulang (Riyadina, 1997). Pengaruh negatif timbal di dalam ikan antara lain dapat menyebabkam terjadinya penurunan fungsi hematologi, sistem saraf pusat, dan ginjal (Ruslijanto, 1984). Gejala awal yang muncul akibat keracunan timbal dalam tubuh adalah berkurangnya jumlah eritrosit dalam darah atau anemia (Goodman dan Gilman, 1955). Menurut Albahary (1972) anemia terjadi karena (1) berkurangnya jumlah eritrosit yang merupakan akibat langsung dari pengaruh timbal pada membran sel, (2) terjadinya peningkatan aktivitas enzim coproporfirinogen oksidase di dalam eritrosit yang menimbulkan efek mudah pecahnya eritrosit, dan (3) penghambatan proses 5

Seminar Nasional Limnologi 2006 Widya Graha LIPI Jakarta, 5 September 2006 eritropoisis dalam sumsum tulang, metabolisme zat besi (Fe) dan sintesis globin dalam eritrosit. Timbal organik seperti tetraetil-Pb memiliki daya toksik 10 sampai 100 kali lebih tinggi dibandingkan dengan timbal anorganik (Pb2+). Hal ini disebabkan karena timbal organik lebih bersifat lipofilik (mudah larut dalam lemak) sehingga lebih mudah menembus membran sel. Keracunan yang disebabkan oleh timbal organik lebih sering menimbulkan kelainan pada sistem saraf pusat, sedangkan keracunan timbal anorganik lebih cenderung menimbulkan kelainan pada sel darah merah (Anonim, 1983). Ciri-ciri ikan yang terkena racun timbal menurut Metelev et al, (1983) adalah sebagai berikut: 1. Gerakan sangat aktif 2. Aktivitas respirasi meningkat 3. Kehilangan keseimbangan 4. Kerusakan pada saluran pernapasan (bronchi) 5. Insang dan kulit tertutup oleh membran mucus yang mengalami pembekuan 6. Terjadinya hemolisis dan kerusakan pada eritrosit. Apabila ikan terpapar oleh timbal dalam waktu yang lama, maka kandungan timbal tidak hanya ditemukan pada insang tetapi ditemukan pula pada saluran pencernaan, liver dan otot. Timbal dapat menimbulkan efek keracunan pada ikan rainbow trout setelah ikan tersebut terpapar timbal selama 2 jam dengan konsentrasi 7,7 mg/L Pb sedangkan pada ikan cyprinidonts efek tersebut terlihat setelah terpapar selama 12 jam pada konsentrasi 3,0 mg/L Pb. Ikan mas lebih resistant terhadap timbal organik hal ini dibuktikan dengan hasil penelitian yang menunjukkan bahwa ikan tersebut mengalami kematian setelah terpapar timbal dengan konsentrasi 1 mg/L Pb selama 60 sampai 114 jam. Sedangkan belut mengalami kematian setelah terpapar timbal selama 21 hari pada konsentrasi 3,0 mg/L Pb (Metelev et al, 1983). Pada perairan yang mengandung timbal dengan konsentrasi 0,2 – 0,5 mg/L Pb biasanya sudah jarang ditemukan organisme yang mampu bertahan hidup kecuali dari Chironomus dan larva capung yang masih ditemukan dalam keadaan hidup. Namun

6

Seminar Nasional Limnologi 2006 Widya Graha LIPI Jakarta, 5 September 2006 demikian kematian masal ikan akibat keracunan timbal jarang terjadi karena ikan memiliki kemampuan untuk menghindari perairan yang terpapar timbal. Seperti halnya pada ikan, timbal dapat masuk ke dalam tubuh manusia melalui saluran pernapasan, saluran pencernaan dan sedikit lewat kulit yang kemudian akan didistribusikan ke dalam berbagai jaringan tubuh. Timbal yang diabsorpsi melalui saluran pencernaan didistribusikan ke dalam jaringan tubuh melalui darah. Timbal yang terikat dalam sel darah merah memiliki waktu paruh antara 25-30 hari (Darmono,1995). Manusia mengekskresikan timbal yang masuk kedalam tubuhnya melalui ginjal (76%), saluran pencernaan (16%) dan melalui keringat, empedu, rambut, kuku sebesar 8% (Anonim, 1977). Waktu pemaparan timbal dalam tubuh berpengaruh terhadap lamanya timbal berada dalam tubuh (Hammond, 1971). Penelitian yang dilakukan pada tikus memperlihatkan pengaruh negatif (Rice dan Gilbert, 1985; Siberged dan Lamon, 1980) timbal yaitu : (1) menghambat sintesis heme saat kandungan timbal dalam darah sebesar 20-30 µg/dL, (2) mempengaruhi biosintesis heme intraneuronal serta (3) mengganggu sistem saraf terutama pada pelepasan neurotransmitter seperti : acetilkolin, catecolamin dan GABA. Menurut Anonim (2002), besarnya kandungan timbal dalam darah dapat menimbulkan pengaruh yang berbeda pula terhadap kesehatan manusia seperti yang tercantum dalam Tabel 1. Konsentrasi timbal dalam darah manusia sebesar 50-80µg/dL akan mengakibatkan jumlah sel darah merah berkurang yang akan mempengaruhi pembentukan sel darah merah baru (reticulosit) (Rober, 2000). Penelitian lain menunjukkan bahwa apabila kadar timbal dalam darah lebih besar dari 40 µg/dL dapat menyebabkan nilai hemoglobin lebih kecil dari 13g% (Ruslijanto, 1986). PENUTUP Timbal merupakan logam berat yang membahayakan baik pada ikan maupun manusia. Timbal dapat menimbulkan gangguan pada system pernapasan maupun pada sel darah merah yang menyebabkan jumlah sel darah merah mengalami penurunan. Hal tesebut dapat menyebabkan oksigen yang bisa diterima oleh tubuh menjadi berkurang karena sel darah merah yang mengandung hemoglobin (unsur utama pengikat oksigen dalam darah) mengalami penurunan.

7

Seminar Nasional Limnologi 2006 Widya Graha LIPI Jakarta, 5 September 2006 DAFTAR PUSTAKA Albahary , C. 1972. Lead and hemopoesis. Amsterdan Jurnal Medical. 52, 367-377. Anonim. 1983. Health and Enviromnetal Lead in Australia. First Edition. Canberra Reprographic Printers. Canberra. Anonim, 2002. Occupational Lead Exposure. The City of New York. Departement of Health and Mental Hygiene. New York. http://www.nyc.gov/health Anonim. 2003. Material Safety Data Sheet : Lead Nitrate. PO BOX 111. Thuringowa Central, Qld. Australia. Anonim. 2004. Anemia adverse health effect organo fluorine and fluorine pesticides. http:// www.fluoridealert. org/ pesticides/effect anemia f-perticides.html. Bhavagan, N.V. 1992. Medical Biochemistry. Jones and Bartlett. Boston. Burden, V. M., Sandheunrich, M.B., & Caldwell, C. A.1998. Effect of Lead on the Growth and δ-Aminolevulinic acid Dehydratase Activity of juvenile Rainbow Trout, Oncorhynchus mykiss. Environmental Polution 101, 285-289. Cullen, G., Dines, A., & Kolev, S. 2003. Monograph for UKPID : lead. National Poisons Information Service. London. Darmono,1995. Logam dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup. Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press) Jakarta. Pp 95-101 Goodman, L.S., Gilman, A. 1955. The Pharmacologycal of Theraphetic. Second Ed. The Mac Millan Company. New York. Pp 1002-1015 Goyer, R. A. & Mehlman, M. A.1977. Advances in Modern Toxicology : Toxicology of Trace Element. Hemisphere Publishing Corporation. London. Pp 41-70

8

Seminar Nasional Limnologi 2006 Widya Graha LIPI Jakarta, 5 September 2006 Johnston, J.D., & Shapiro, H. 1993. Lead Encyclopedia of Chemistry. Second Ed. Mc Grawwwhill, Inc. New York. Pp 585-587. Klaassen, C.D. 2001. Toxicology The Basic Science of Poisons. Sixth Edition. Medical Publishing Division, New York. Pp 827-834. Metelev, V.V., Kanaev, A.I., & Dzasokhova, N.G. 1983. Water Toxicology. Amerid Publishing Co.PVT.Ltd. New Delhi, India. Pp 93-94. Palar, H. 1994. Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat. Penerbit Rineka Cipta. Jakarta. Pp 74 – 93. Philips, L.W. 1981. Industrial Toxicology : Safety and Health Aplication in the Workplace. Lifetime Learning Publications. Van Norstrand Reinhold Company. New York. Pp 197-203. Piomelli, S. 1990. The Effects of Low-Level Lead Exposure on Heme Metabolism. In: Needleman, H.L. (Eds.). Low Level Lead Exposure: The Clinical Implications of Current Research. Raven Press. Pp 67-74. Rabinowitz, M.B., Wetherill, G.W., & Kopple, J.D. 1976. Kinetic analysis of lead metabolism in healthy humans. J. Clin. Invest. 58, 260-270. Rabinowitz, M.B., Wetherill, G.W., & Kopple, J.D. 1977. Magnitude of lead intake from respiration by normal men. J. Lab. Clin. Med. 90, 238-248. Rice, D.C. & Gilbert. 1985. Low lead exposure from birth produces behavioural toxicity (DRL) in monkeys. Toxicol. Applied Pharmacol. 80, 421-426. Riyadina, W. 1997. Pengaruh Pencemaran Pb (Plumbum) terhadap Kesehatan. Media Litbangkes. 7 , 29-32.

9

Seminar Nasional Limnologi 2006 Widya Graha LIPI Jakarta, 5 September 2006 Ruslijanto, H. 1984. Keracunan timah Hitam, sumber-Sumber, Bahaya-Bahayanya dan Penanggulanannya. Majalah Ilmiah Kedokteran Gigi. Universitas Trisakti. Jakarta. Ruslijanto, H. 1986. Mengenal Sumber-Sumber dan Bahaya Keracunan Logam plumbum Dalam Bidang Kedokteran Gigi. Majalah Ilmiah Kedokteran Gigi. Universitas Trisakti. Jakarta. Silbergeld, E.K. & Lamon, J.M. 1980. Role of altered heme synthesis in lead neurotoxicity, J. Occup. Med. 22, 680-684.

10

Seminar Nasional Limnologi 2006 Widya Graha LIPI Jakarta, 5 September 2006 LAMPIRAN

(a)

(b)

Gambar 1. (a) Bentuk sel darah merah normal dan (b) Bentuk sel darah merah yang mengalami Anemia Microcitic Hipocromic (Sumber: Robert et al., 2004)

Succinil Co-A + Glysin

ALA-SYNTETASE

Mitokondria ∆-Amino Levulinic Acid

Porphobilinogen

Meningkat pada : Urin dan plasma

ALA-DEHYDRATASE *

Mitokondria Uroporphyrinogen

Corpophorphyrinogen-3

Mitokondria

Protoporphyrin-9 + Fe

Heme + Globin

Pb + Hemoglobin

CORPOPHORPHYRINOGEN OXYDASE

Meningkat pada : Urin Akumulasi pada : SEL DARAH MERAH FEROKHETALASE *

HEME SINTETASE *

Keterangan : * Enzim yang dihambat oleh timbal

Gambar 2. Gangguan timbal pada biosintesis Hb (Rober, 2000)

11

Seminar Nasional Limnologi 2006 Widya Graha LIPI Jakarta, 5 September 2006 Tabel 1. Hubungan antara kandungan timbal dalam darah dengan gangguan kesehatan pada manusia (Anonim, 2002) Timbal dalam darah

Efek yang timbul

5-10 µg/dL

Penghambatan pembentukan eritrosit dan ALA-D sebesar 40%

10-25 µg/dL

Peningkatan pembentukan protoporfirin

25-30µg/dL

Penghambatan ALA-D sebesar 70%

30-40 µg/dL

Peningkatan ekskresi ALA-D sebesar 70%

40-50 µg/dL

Penurunan nilai Hemoglobin

12