Kontaminan SRD
Pengertian • Kontaminan : senyawa yang berada di lingkungan dalam jumlah banyak akibat aktivitas manusia • Xenobiotik : material atau bahan kimia asing yang secara alami tidak ada di dalam tubuh manusia / hewan
Pengertian • Bioakumulasi : uptake kontaminan/ xenobiotik dari lingkungan oleh makhluk hidup • Biokonsentrasi : kasus spesifik dari bioakumulasi, dimana suatu zat yang terlarut secara selektif masuk ke dalam jaringan organisme dan terkonsentrasi melalui rute selain makanan
Koefisien Partisi • Koefisien partisi : konstanta yang menyatakan konsentrasi antara 2 fase pada kesetimbangan • Koefisien partisi ditentukan dengan log perbandingan konsentrasi dari kedua fase [X]fase B KD KP [X]fase A
Bioakumulasi • Bioakumulasi xenobiotik di dalam tubuh manusia / hewan/tumbuhan biasanya diasumsikan dengan koefisien partisi noctanol/water (KOW) Log K OW
[X]oc tanol [X]water
Biokonsentrasi • Zat masuk dan dikeluarkan melalui proses pasif transpor • Zat dimetabolisme secara lambat • Zat mempunyai kelarutan dalam air yang rendah • Zat mempunyai kelarutan dalam lipid tinggi • Xenobiotik masuk dari air ke jaringan lipid ikan dan terbiokonsentrasi
Bioconcentration Factor • BCF pada ikan : Log BCF alogKOW b
• BCF pada tanaman : Konsentrasi xenobiotik dalam jaringan BCF Konsentrasi xenobiotik dalam tanah
• BCF pada daun : BCF L.K OA
Jenis kontaminan • • • • • • • • •
Logam Hg, Cd, Cu, dll Metalloid Si, As, antimoni, Se Gas Anorganik Zat radioaktif Volatile organic compounds (VOCs) Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) Polychlorinated biphenyls (PCBs) Chlorofluorocarbons (CFCs) Organochlorine (pestisida)
Jenis kontaminan • • • • • • • •
Chlorinated phenols Chlorination products Dioxin Organofosfat (pestisida) Karbamat (insektisida) Piretiroid (insektisida) Herbisida Organologam
Siklus biogeokimia
LOGAM
Logam • Logam berat logam dengan specific gravity > 5 g/cm3 dan mempunyai Mr besar • Kontaminan logam dihasilkan dari kegiatan manusia seperti mining, pembakaran bahan bakar fosil, penyamakan kulit, penggunaan pestisida, dll • Secara alami, logam dibutuhkan makhluk hidup,karena berfungsi sebagai kofaktor pada enzim, misal : Zn
Logam • Contoh logam yang merupakan kontaminan : As, Cd, Cr, Cu, Pb, Hg, Ni, Se, Ag, Th, Zn
Arsen • • • • •
Merupakan metalloid Mempunyai biloks -3, +3 dan +5 (As-3, As+3, As+5) As3+ (AsO3) lebih toksik daripada As5+ (AsO5) Bersifat karsinogenik Sumber alami : vulkanik, metilasi oleh fungi,, yeast, bakteri, invertebrata, vertebrata • Sumber kontaminan : pembakaran bahan bakar fosil (sebagian besar dari abu layang batubara), pertambangan Au dan Pb
Arsen • Penggunaan : sebagai bahan alloy, pestisida (Pb3(AsO4)2), pengolahan kayu, herbisida (Na3AsO3), zat warna, pigmen, industri gelas • Toksisitas : inorganic arsenites > organic trivalent compounds (arsenoxides) > inorganic arsenates > arsonium compounds > elemental arsenic
Arsen • Toksisitas interaksi As3+ dengan sulfhydryl (SH) pada sistem enzim • arsenite (AsO 33) berinteraksi dengan 2 glutathiones (GSH) dengan ikatan kovalen yang kuat sehingga mengeliminasi GSH (blocking) dalam sistem enzim
Reaksi As dengan enzim O-
O
SG
+2GSH
As O-
-
O
+2OH-
As SG
Cadmium • Termasuk logam berat • Karsinogenik • Sumber kontaminan : pertambangan, minyak motor, ban karet, industri kimia • Penggunaan : plattin baja, alloy, perlindungan korosi, solder, perangkat listrik, pigmen, plastik, karet, semikonduktor, • Konfigurasinya sama dengan Zn (metalloenzim) • Afinitasnya terhadap SH lebih besar dari Zn • Mempunyai ukuran dan densitas yang sama dengan Ca2+ blocking Ca
Merkuri (Hg) • Berbentuk cair pada T ruang, • Logam dengan volatilitas paling tinggi • Banyak logam larut dalam Hg : dalam bentuk amalgam (alloy), dan pada industri baterai, perangkat listrik, katalis, elektrolisis, cat, perhiasan, lampu • Sumber alami : vulkanik, erosi, emisi gas • Sumber kontaminan : pembakaran bahan bakar fosil (kandungan Hg dalam batubara ~ 1 ppm), baterai, gold mining, laboratorium, limbah pestisida, insenerasi, industri kertas,
Merkuri (Hg) • Merkuri yang paling toksik dalam bentuk metil merkuri dan dimetil merkuri • Biotransformasi : bakteri mentransformasi Hg menjadi CH3Hg+ (metil merkuri) dan (CH3)2Hg (dimetil merkuri) Dalam bentuk organik kelarutannya dalam air meningkat Kemampuan larut lebih mudah mudah terabsorb oleh sel dan jaringan
Merkuri (Hg) • Merkuri dapat mengikat dan memblocking SH dalam sistem enzim • R-SH + CH3Hg+ → R-S-Hg-CH3 + H+ • Sama dengan mekanisme Pb dan Cd blocking enzim, termasuk Na/K ATPase, mitokondria, mitosis • Bersifat mutagen
Timbal (Pb) • Penggunaan : bahan bakar (TEL), baterai, pigmen (pigmen kuning dan merah), amunisi, cat, keramik • Toksisitas : target utama : sistem saraf pusat (menyebabkan kerusakan saraf permanen) • Menghambat hematopoiesis ( mengganggu sintesis heme) • Bersifat karsinogenik
Selenium • Metalloid • Se secara alami dibutuhkan : Kofaktor dalam beberapa enzim (GSHP) sama dengan S Dapat menggantikan S • Penggunaan : elektronik, industri gelas, perangkat listrik,pigmen, alloy • Sumber alami : vulkanik, erosi
Selenium • Sumber kontaminan : pembakaran bahan bakar fosil (abu layang batubara), insenerasi, tambang emas, Cu dan Ni • Mikroba mentransformasi menjadi alkilselenida lebih volatil, tapi kurang toksik
Chromium • Unsur Cr(III), Cr(VI) • Sumber kontaminan : penyamakan kulit, elektroplating, cat, tekstil • Toksisitas : Cr(VI) > Cr(III) > Cr(0) • Cr (III) merupakan unsur penting dalam makanan (trace essential) yang mempunyai fungsi menjaga agar metabolisme glukosa, lemak dan cholesterol berjalan normal. • Bila terhirup Cr-VI dapat mengakibatkan necrosis tubulus renalis
GAS ANORGANIK
CO-CO2 • Efek toksikologi : mengganggu transfer O2 • CO akan membentuk karboksihemoglobin : afinitas >200x O2; t ½ = 4 h
Nitrogen • NO2 membentuk NO (dari pembakaran) yg menyebabkan pembentukan smog • Asam nitrat terbentuk dari : NO2 + OH· → HNO3, menyebabkan hujan asam • Nitrous oksida (N2O) efek GHE 290X dibandingkan CO2
Sulfur Dioksida (SO2) • SO2 berasal dari vulkanik, pembakaran bahan bakar fosil, industri batubara 0.3 – 7% sulfur (organik dan anorganik), industri minyak 0.2 – 1.7% sulfur (organik) • SO2 larut dalam air membentuk asam sulfat (H2SO4) penyebab hujan asam
OTHER
VOCs • Mempunyai Td 50-100oC sampai 240-260oC • Contoh : Alifatik : metana, pentana, heksana dll Aromatik : benzena, toluena, xilena, naftalen, stirena Senyawa terhalogenasi : kloroform, diklorometan, triklorometan Alkohol : 2-butilalkohol, 1-dodecanol Aldehid : dekanal, nonanal Ester : etil asetat, 1-heksil butanoat
VOCs • Sumber alami : petroleum, kebakaran hutan • Sumber kontaminan : pembakaran bahan bakar fosil dengan T tinggi, insenerasi, pembakaran lahan
Benzena • Konsentrasi tinggi gangguan pernapasan akut • konsentrasi rendah kerusakan tulang, gangguan sistem peredaran darah • karsinogenik
Pestisida Organoklorin • Pestisida sintetik Contoh : lindane, toxaphene, methoxychlor, chlordane, aldrin, dieldrin, DDT • Degradasi rendah • Kelarutan dalam air rendah, tapi kelarutan dalam lemak tinggi • Bersifat persisten
DDT • • • • •
Tekanan uap rendah Kelarutan dalam air rendah Kelarutan dalam lipid tinggi Persistent (t 1/2 = 7 – 30 tahun) Terakumulasi dalam jaringan
Mulailah dari yang sederhana dari diri sendiri dan dari sekarang
