Toksikologi

1 TOKSIKOLOGI DAMPAK PENCEMARAN AIR OLEH LOGAM BERAT

1.1  TOKSIKOLOGI

Toksikologi merupakan ilmu yang mempelajari tentang mekanisme kerja dan efek yang tidak diinginkan dari bahan kimia yang bersifat racun serta dosis yang berbahaya terhadap tubuh manusia. Di dalam literature lain disebutkan, bahawa toksikologi merupakan ilmu yang yang berhubungan dengan senyawa kimia yang dapat menggangu/merusak sistem tubuh manusia. Sedangkan toksikologi industri adalah salah satu cabang ilmu toksikologi yang menaruh perhatian pada pengaruh pemajanan bahan-bahan yang dipakai dari sejak awal sebagai bahan baku, proses produksi, hasil produksi beserta penanganannya terhadap tenaga kerja yang bekerja di unit produksi tersebut.

Masuknya bahan kimia kedalam tubuh dapat mengakibatkan adanya 2 efek yaitu:

· Efek lokal merupakan efek yang terjadi pada bagian yang terkena bahan kimia.

· Efek sistemik merupakan efek yang terjadi bila bahan kimia terserap kedalam tubuh dan masuk kedalam sistem sirkulasi.

Bahan kimia yang masuk kedalam tubuh akan mengalami absorbsi. Bahan kimia yang masuk ke dalam tubuh dapat melalui:

§  Saluran pernafasan
Ex : gas (CO,NOx,), Uap (benzene, CCl4), bahan mudah larut (Kloroform),   debu (partikel ukuran 1-10 u) ,ditimbun di paru-paru.

§  Saluran pencernaan
Biasanya karena kecelakaan, lambung kosong mempercepat penyerapannya.

§  Kulit

Melalui zat-zat yang toksik, zat yg larut dalam lemak, insektisida, organik solvent (efek sistemik.

§  Suntikan intravena, intra muskular, sub kutan dll.

Distribusi bahan kimia yang masuk kedalam tubuh dapat menyebabkan hal-hal sebagai berikut:

–                                                                              Bahan kimia organik (methyl merkuri) dapat menembus organ (otak).

–      Bahan Kima anorganik (merkuri) tidak dapat menembus otak tapi tertimbun dalam ginjal.

–      Hati dan ginjal memiliki kapasitas mengikat bahan kimia yang tinggi dibanding organ lain, karena fungsi sebagai organ yang memetabolisir dan membuang bahan kimia berbahaya.

–      Bahan yang mudah larut dalam lemak, maka jaringan lemak merupakan tempat penimbunan bahan yang mudah larut dalam lemak (ex. DDT, Diedrin, Polychlorinated biphenyls (PCB).

Bahan kimia diekskresikan dapat dalam bentuk bahan asal maupun metabolitnya. Ekskresi utama melalui ginjal (hampir semua kimia berbahaya) bahan-bahan tertentu lewat hati dan paru-paru. Ekskresi melalui ginjal terutama bahan yang larut dalam air. Ekskresi melalui paru-paru, untuk bahan yang pada suhu tubuh masih berbentuk gas (ex. CO).

Klasifikasi bahan beracun antara lain:

•                                                       Berdasarkan penggunaan bahan: solvent, aditif makanan dll.

•                                                       Berdasarkan target organ: hati, ginjal, paru, system haemopoetik.

•                                                       Berdasarkan fisiknya: gas, debu, cair, fume, uap dsb.

•                                                       Berdasarkan kandungan kimia: aromatic amine, hidrokarbon dll.

•                                                       Berdasarkan toksisitasnya: Ringan, sedang dan berat.

•                                                       Berdasarkan fisiologinya: iritan, asfiksan, karsinogenik dll.

Bahan kimia dapat menimbulkan efek toksik berdasarkan beberapa faktor. Faktor-faktor yang menentukan tingkat keracunan adalah sebagai berikut:

1.      Sifat Fisik bahan kimia

Bentuk yang lebih berbahaya bila dalam bentuk cair atau gas yang mudah terinhalasi dan bentuk partikel bila terhisap, makin kecil partikel makin terdeposit dalam paru-paru.

2.      Dosis (konsentrasi)

Semakin besar jumlah bahan kimia yang masuk dalam tubuh makin besar efek bahan racunnya.

3.      Lamanya pemajanan, gejala yang ditimbulkan bisa akut, sub akut dan kronis.

4.      Interaksi bahan kimia

Bahan aditif, efek yang timbul merupakan penjumlahan kedua bahan kimia ex. Organophosphat dengan enzim cholinesterase. Bahan kimia yang bersifat Sinergistik, efek yang terjadi lebih berat dari penjumlahan jika diberikan sendiri2  ex. Pajanan asbes dengan merokok. Sedangkan bahan kimia yang bersifat antagonistik dapat mengakibatkan efek menjadi lebih ringan.

5.      Distribusi

Bahan kimia diserap dalam tubuh kemudian didistribusikan melalui aliran darah sehingga terjadi akumulasi sampai reaksi tubuh.

6.      Pengeluaran

Ginjal merupakan organ pengeluaran sangat penting, selain empedu, hati dan paru-paru

7.      Faktor tuan rumah (host)

Meliputi faktor genetic, jenis kelamin dimana pria lebih peka terhadap bahan kimia pada ginjal, sedangkan wanita pada hatinya, faktor umur, status kesehatan, hygiene perorangan dan perilaku hidup.

Bahan kimia yang beracun dapat menyebabkan dampak terhadap kesehatan. Dampaknya adalah sebagai berikut:

1.    Logam/metaloid

•       Pb(PbCO3) dapat menyerang system syaraf, ginjal dan darah.

•       Hg (organik&anorganik) dapat menyerang saraf dan ginjal.

•       Cadmium dapat menyerang hati, ginjal dan darah.

•       Krom dapat menyebabkan kanker.

•       Arsen dapat mengiritasi kanker.

•       Phospor dapat menyebabkan gangguan metabolisme.

2.      Bahan pelarut

–      Hidrokarbon alifatik (bensin, minyak tanah): Pusing, koma.

–      Hidrocarbon terhalogensisasi(Kloroform, CCl4): Hati dan ginjal.

–      Alkohol (etanol, methanol): Saraf pusat, leukemia, saluran pencernaan.

–      Aglikol: Ginjal, hati, tumor.

3.      Gas beracun

•       Aspiksian sederhana (N2,argon,helium): Sesak nafas, kekurangan oksigen.

•       Aspiksian kimia asam cyanida(HCN), Asam Sulfat (H2SO4), Karbonmonoksida (CO), Notrogen Oksida (NOx): Pusing, sesak nafas, kejang, pingsan.

4.      Karsinogenik

•       Benzene: Leukemia

•       Asbes: Paru-paru

•       Bensidin: Kandung kencing

•       Krom: Paru-paru

•       Naftilamin: Paru-paru

•       Vinil klorida: Hati, paru-paru, syaraf pusat, darah.

5.      Pestisida

•       Organoklorin: Pusing, kejang, hilang.

•       Organophosphat: Kesadaran.

•       Karbamat: kematian.

•       Arsenik 

2.      DAMPAK PENCEMARAN AIR OLEH LOGAM BERAT

Pencemaran air disebabkan aktifitas manusia sehari-hari yang dapat mengakibatkan adanya perubahan kualitas air tersebut. Logam berat merupakan salah satu penyebab kerusakan habitat makhluk hidup di air & timbulnya masalah kesehatan masyarakat akibat mengkonsumsi air tersebut. Pengaruh logam berat terhadap kesehatan manusia dan beberapa jenis logam yang termasuk kategori logam berat antara lain sebagai berikut : Alminium (Al), Antimony (Sb), Cadmium (Cd), Chromium (Cr), Cobalt (Co), Cufrum (Cu), Ferrum (Fe), Manganese (Mn), Merkuri (Hg), Molybdenum (Mo), Salenium (Se), Silver (Ag), Tin (Sn), Plumbum (Pb), Vanadium (V) dan Zinc (Zn).

Logam berat seperti ; Merkuri (Hg), Cadmium (Cd), Plumbum (Pb), Chromium (Cr), Cufrun(Cu), Cobalt (Co) sangat berbahaya bila kadarnya yang terlarut dalam tubuh manusia cukup tinggi atau melebihi ambang batas baku. Logam-logam berat ini bersifat sangat toxic (beracun) yang dapat masuk ke tubuh manusia melalui beberapa cara yaitu dari makanan, melalui pernafasan dan penetrasi melalui kulit.

Uraian Beberapa Logam Berat yang Sangat Berbahaya.

A.    Merkuri

Merkuri merupakan salah satu dari unsur kimia yang mempunyai nama Hydragyrum yang berarti perak cair. Nomor atom raksa ialah 80 dengan bobot atom (BA 200,59) dan simbolnya dalam sistem periodik adalah "Hg" (dari Hydrargyrum). Merkuri telah dikenal manusia sejak manusia mengenal peradaban. Logam ini dihasilkan dari biji sinabar, HgS yang mengandung unsur merkurian-tara 0,1% - 4%.

Sifat fisik merkuri Berkilau seperti warna keperakan, mempunyai titik leleh yang rendah 234.32 K (-38.83 °C, -37.89 °F), berwujud cair pada suhu kamar (25⁰C) dengan titik beku paling rendah sekitar 39⁰C, masih berwujud cair pada suhu 396^oC dan pada temperatur 396^oC ini telah terjadi pemuaian secara menyeluruh. Sedangkan sifat kimianya, merkuri memiliki daya hantar listrik yang tinggi, bersifat diagmanetik, memberikan uap monoatom dan mempunyai tekanan uap (1,3 x 10-3 mm) pada suhu 20^oC. Merkuri larut dalam cairan polar maupun tidak polar. Merkuri merupakan logam yang paling mudah menguap jika dibandingkan dengan logam-logam yang lain.Karena penguapan dan toksisitas yang tinggi, air raksa harus disimpan dalam kemasan tertutup dan ditangani dalam ruang yang cukup pertukaran udaranya. Sumber pencemaran merkuri bisa melalui Sinabar (HgS), metasinabarit, kalomel, terlinguait, eglestonit, montroidit, dan merkuri murni.

Merkuri memiliki banyak manfaat, diantaranya merkuri dipakai sebagai bahan amalgam gigi, termometer, barometer, dan peralatan ilmiah lain, walaupun penggunaannya untuk bahan pengisi termometer telah digantikan (oleh termometer alkohol, digital, atau termistor) dengan alasan kesehatan dan keamanan karena sifat toksik yang dimilikinya. Densitasnya yang tinggi menyebabkan benda-benda seperti bola biliar menjadi terapung jika diletakkan di dalam cairan raksa hanya dengan 20% volumenya terendam. Merkuri banyak digunakan baik dalam kegiatan perindustrian maupun laboratorium. Natrium amalgam dan Zn yang diamalgamasi seringkali digunakan sebagai zat pereduksi bagi larutan akua. Merkuri juga dipakai di industri klor-alkali, bahan penambal gigi, manufaktur baterai dalam pengukuran, kontrol dan peralatan elektronik. Sebagai komponen cat untuk mencegah lumut. Pada usaha pertambangan logam mulia dengan metoda pengolahan amalgamasi, merkuri atau quicksilver (berbentuk cair) digunakan dalam jumlah besar sebagai bahan pelarut/penangkap emas dan perak. Cairan raksa (Hg2Cl2) digunakan dalam elektrode sel elektrokimia, misalnya dalam proses klor-alkali. Uap raksa digunakan dalam tabung fluoresensi dan penerangan jalan.

Selain manfaatnya yang besar, merkuri juga sangat berbahaya. Merkuri digunakan dalam penambangan emas yang menyebabkan pencemaran air. Keracunan oleh merkuri non-organik terutama mengakibatkan terganggunya fungsi ginjal dan hati. Merkuri mengganggu sistem enzim dan mekanisme sintetik apabila berupa ikatan dengan kelompok sulfur di dalam protein dan enzim. Merkuri (Hg) organik dari jenis metil-merkuri dapat memasuki placenta dan merusak janin pada wanita hamil, mengganggu saluran darah ke otak serta menyebabkan kerusakan otak. Limbah yang mengandung merkuri dari kegiatan industri mungkin juga dapat terjadi pada usaha pertambangan logam; di mana ketika memasuki sistem akuatik dapat diserap oleh organisma di dalamnya, kemudian melalui proses metilasi dalam tubuh organisme berkembang menjadi metil-merkuri yang bersifat racun. Dalam bidang pertanian, merkuri juga digunakan sebagai fungisida, insektisida, desinfektan dimana hal ini menjadi penyebab yang cukup penting dalam peristiwa keracunan merkuri pada organisme hidup. Dalam industri pulp dan kertas, banyak digunakan senyawa FMA (fenil merkuri asetat). Pemakaian ini bertujuan untuk mencegah pembentukan kapur pada pulp dan kertas basah selama proses penyimpanan. Hal ini menjadi sangat berbahaya karena kertas seringkali digunakan sebagai alat pembungkus makanan.

 

B.     Chromium (Cr)

Chromium merupakan sebuah logam transisi yang terletak dalam golongan VI-B tabel periodik. Cr bisa ditemukan dalam beberapa bilangan oksidasi, bentuk paling stabil dan umum adalah spesies trivalen Cr(III) dan heksavalen Cr(VI) memiliki sifat-sifat kimiawi yang agak berbeda. Cr(VI), yang dianggap sebagai bentuk paling toksik dari Cr, biasanya terikat dengan oksigen sebagai ion kromat (CrO42-) atau dikromat (Cr2O72-). Cr(VI) merupakan agen pengoksidasi kuat dan tereduksi menjadi Cr(III) jika terdapat zat organik; reduksi ini berlangsung cepat pada lingkungan asam seperti tanah asam. Kadar Cr(VI) yang tinggi dapat menghambat kapasitas lingkungan untuk mereduksinya menjadi Cr(III) sehingga tetap terdapat sebagai polutan. Cr(III) juga bisa teroksidasi menjadi Cr(VI) jika terdapat oksigen yang berlebih, yang dirubah kembali menjadi bentuk yang lebih toksik. Chromium terdapat stabil dalam 3 valensi berdasarkan urutan toksisitasnya Cr-O, Cr-III, Cr-VI.

Chromium merupakan logam keras berwarna abu-abu dan sulit dioksidasi meski dalam suhu tinggi. Chromium digunakan oleh industri :

–       Dalam industri metalurgi Cr digunakan sebagai komponen penting dari stainless steels dan berbagai campuran logam.

–       Dalam industri kimia, Cr dipakai sebagai:
• Cat pigmen
• Chrome plating
• Penyamakan kulit
• Treatment Wool

–       Penyamakan kulit dan pabrik textil merupakan sumber utama pemajanan chromium ke air.

Kelompok resiko tinggi terpajan Cr adalah pekerja di industri yang memproduksi dan menggunakan Cr, masyarakat yang tinggal di perumahan yang terletak dekat tempat produksi akan terpajan Cr-VI lebih tinggi dan masyarakat yang tinggal diperumahan yang dibangun diatas bekas landfill, akan terpajan melalui pernafasan melalui inhalasi atau kulit. Pemajanan melalui inhalasi terutama pekerja, kontak kulit dan melalui oral masyarakat pada umumnya.

Cr (III) merupakan unsur penting dalam makanan (trace essential), yang mempunyai fungsi menjaga agar metabolisme glucosa, lemak dan cholesterol berjalan normal.

Organ utama yang terserang karena Cr terhirup adalah paru-paru, sedangkan organ lain yang bisa terserang adalah ginjal, lever, kulit dan sistem imunitas. Efek akibat terpapar Cr pada kulit adalah dermatitis berat dan ulkus kulit karena kontak dengan Cr-IV. Efek pada ginjal adalah bila terhirup Cr-VI dapat mengakibatkan necrosis tubulus renalis. Efek pada hepar akibat pemajanan akut Cr dapat mengakibatkan necrosis hepar. Bila  20 % tubuh tersiram asam Cr dapat mengakibatkan kerusakan berat hepar dan terjadi kegagalan ginjal akut.

Air yang mengandung ion krom (III) dapa menyebabkan masalah karena ion logam ini dapat berubah menjadi ion krom yang bervalensi enam (heksavalen) yang bersifat toksik (racun). Jika terakumulasi dalam air dan dikonsumsi akan menyebabkan  kanker dan perubahan genetik. Hal ini terjad, maka krom dapat merusak sel-sel di dalam tubuh. Senyawa krom pada sumber-sumber air alam/ air limbah industri dapat berada dalam bentuk krom (III) dan krom (VI). Batas maksimum krom(VI) yang diperbolehkan dalam air sehat 0,05 mg/L sedangkan dalam air limbah 0,1 mg/L.

3.  KASUS

Secara umum bahan pencemar air dapat dikelompokkan dalam 3 jenis yaitu biologis, kimia dan fisik. Pencemaran ini sangat besar pengaruhnya terhadap kesehatan. Efek yang paling ringan adalah penyakit kulit.

Gejala yang lain adalah gangguan pada ginjal, kanker, saraf pusat dll. Berikut adalah berbagai bahan pencemar air dan efeknya terhadap kesehatan.

a.    Biologis: bakteri dan virus.

b.    Efek kesehatan: mual, muntaber,pusing dan gangguan pencernaan.

c.    Kimiawi: limbah pabrik, racun pestisida, getah, detergent.

d.   Efek kesehatan: penyakit ginjal, gangguan sistem saraf pusat, kanker, hepatitis, rusaknya sel darah merah, gangguan pembuangan air seni, terganggunya sistem penceranaan dan metabolism.

e.    Fisik: asbestos, plastik, kaleng, sampah organik, besi.

f.     Efek kesehatan: kanker, penyakit kulit (panu, kadas, gatal, bisul dll), keracunan, gangguan sistem saraf pusat, ginjal dan sistem metabolism.

Dampak terhadap manusia:

1.        Hg (merkuri)