PENDEKATAN TEKNIK NUKLtR UNTUK STUDI BIOKINETIK AKUMULASIDAN DEPURASI KADMIUM PADA GASTROPODA LAUT TELUK JAKARTA

Heny SusenoPusat Pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktif-BATAN, Serpong

ABSTRAKKEMAMPUAN KERANG DARAH (Anadara granosa) M~NGAKUMULASI KADMIUM DARt AIR LAUT. Kerang

darah (Anadara granosa) merupakan jenis moluska laut yang terdapat hampir diseluruh perairan pesisit Indonesia.Kerang ini mempunyai kemampuan mengakumulasi kontaminan termasuk kadmium. Penelitian ini bertujuan untukmemperoleh data kemampuan akumulasi kadmium oleh kerang darah pada dua kondisi pH dan tiga jenis ukutan yangberbeda. Penelitian dilakukan dengan merendam kerang darah dalam Jarutan IOOCd.Proses akumulasi diketahuidengan mengukur kuantitas I°OCd dalam tubuh kerang darah menggunakan spektrometer gamma. Hasil percobaanmenunjukkan kondisi tunak proses pengambilan kadmium dari air laut pH 7 dan 6 dicapai berturut-wrut setelah 16 dan9 hari. Kecepatan pengambilan IOBCdpada pH 7 adalah 1,46 sampai dengan 1,74 Bq/hari dan faktor konsentrasi yangmenggambarkan kemampuan Anadara granosa melipatgandakan konsentrasi kadmium ada/ah 25,7 sampai dengan28,99 kali. Kecepatan pengambilan I°OCd dari air laut oleh Anadara granosa pad a pH 6,0 adalah 3,16 Bqlhari danfaktor konsentrasi pada kondisi tersebut adafah 15,46 kali.

ABSTRACTmE CAPABIUTY OF COCKLE SHELL (Anadara granosa) TO ACCUMULATE KADMIUM FROM SEA

WATER. The cockle shell (Anadara granosa) is Iypic81 marine mollusk that can be find at most Indonesia's roastslaquatic area. This mollusk has capability to accumulate contaminant from sea water including cadmium. The objectiveof this research is to find out the data of the capability of accumulating cadmium by cockle shell at two different pH andthree body sizes. The experiment was camed out by submerging the cockle shell in t09Cd solution. The accumulationprocess was determined by measuring the concentretion of tOOCdin the whole body of cockle shell using gammaspectrometer. The experiment showed that steady state condition of Cd accumulation was achieved in 16 and 9 daysfor pH 7 and 6 respectively. At pH 7 sea water condition, the uptake rate was 1.46 until 1.74 Bq/day and theconcentration factors are 25.7 to 28.99 fold. On the other hand at pH 6, the uptake rate and concentration factor are3,16 Bq/day and 15.46 fold respectively.

PENDAHULUANPencemaran perairan pesisir berasal

dari limbah industri, limbah cair pemukiman(sewage), limbah cair perkotaan (urbanstormwater), pelayaran (shipping),pertanian, dan perikanan budidaya. Bahanpencemar utama yang terkandung dalambuangan limbah tersebut berupa: sedimen,unsur hara (nutriens), logam berat (heavymetals), pestisida, organisme eksotik,organ/sme patogen, sampah dan bahan­bahan yang menyebabkan oksigen yangterlarut dalam air laut berkurang (oxygendepleting substances). Pemantauanpolutan dl IIngkungsn peslslr merupakansalah satu komponen yang memberikankontribusi dalam upaya memecahkanpencemaran. Melalui kegiatan pemantauandapat didateksi secara kualitatif dankuantitatif keberadaan polutan sehinggamemberikan informasi untuk pengambilantindakan berikutnya ataupun sebagai dasarpenyusunan kebijakan bagi instansi yangberwenang. Program pemantauanIingkungan pesisir dapat dilakukan denganmenggunakan organisma laut yang disebutbioindikator.

209

Spesies indikator (bioindikator) dapatdidefinisikan sebagai (1):

Spesies yang dapat beradaptasiterhadap keadaan pencemqran tertentudan keberadaannya dalam suatuwilayah mencirikan adanyapencemaran ..Spesies yang mengakumu/asl polutanyang berada dalam jumlah runutandalam lingkungan.

Suatu organisme dapat dijadikansebagai bioindikator harus mempunyai sifatsebagai berikut (1); adaptif terhadap kondisiIIngkungan, mellmpah pada suatu daerahtertentu, dapat bertahan hidup cukup lama,mempunyai korelasi antara konsentrasipolutan yang terdapatdalam lingkungandengan konsentrasinya dalam organismetersebut.

Hampir seluruh invertebrata laut dapatdigunakan sebagai bioindikator,diantaranya adalah moluska yangmerupakan komponen penting dan terbesardi antara hewan avertebrata di lingkunganlaut. Kerang darah (Anadara granosa)termasuk moluska laut dari kelas Bivalva,famili Arcidae dan genus Anadara. Moluska

ini terdapat hampir di seluruh pantaiIndonesia dan hidup di dasar laut pasir danberlumpur pada kedalaman sampai dengan4 meter. Anadara granosa memperolehmakanan dengan cara menyaringnya dariair laut (filter feeder) maka jalur air sangatberkontribusi dalam akumulasi kadmium.Makalah ini merupakan hasil penelitianmekanisme pengambilan (uptake) kadmiumdalam proses bioakumulasi kadmiummenggunakan aplikasi teknik nuklir.Diharapkan hasil penelitian ini dapatmemberikan kontribusi untuk pemilihanbioindikator logam berat umumnya danAnadara granosa pada khususnya.

Beberapa teori yang berusaha untukmenerangkan proses pengambilan (uptake)dan pelepasan (depuration) pencemar yangpersisten (tahan lama) dalam makhluk hidup.Oleh karena itu, model kompartementalseperti yang diterapkan dalamfarmakokinetika. merupakan suatupendekatan yang berguna. Dalam model ini,sebuah kompartemen dirumuskan sebagaisejumlah pencemar yang mempunyaikeseragaman kinetika perubahan bentuk danpengangkutan, serta yang kinetika lepasnyadari kompartemen lainnya.

Pada model kompartemen tunggal,proses bioakumulasi dilihat sebagai suatukeseimbangan antara dua proses kinetika,yaitu pengambilan (uptake) dan pelepasan(depuration) (21. Mekanisme modelkompartemen tunggal dapat dilihat padaGambar 1.

Laju perubahan konsentrasi pencemardalam makhluk hidup direpresentasikan padapersamaan (1)

~ = kuCw - keCI (1)

dimana C1 adalah konsentrasi pencemardalam organisme pada waktu t, Cw adalahkonsentrasi pencemar dalam lingkungansekeliling, ku adalah konstanta pengambilan

~hari-1). ke adalah konstanta pelepasan (hari') dan t adalah waktu (hari·1). Integrasi dari

persamaan (1), dari suatu C, awal = 0 dan t= 0, maka konsentrasi C, pada waktu tadalah:

CI = ~cw (1_e'k.) (2)ke

Pad a saat konsentrasi dalam biotikmendekati keadaan tunak (steady state)maka proses pengambilan dan depurasiakan berada dalam keadaan setimbang.

dCIdt = kuCw -keCI = 0 (3)

dan

kuCw = keCI .....................•.•..•....................(4)

Jika kontak terhadap pencemar diakhiri,

maka pengambilan berhenti dan kll Cw = 0 ,sehingga untuk proses pelepasanpence mar dapat ditunjukkan padapersamaan (5)

dCI = -k C ·· · ·· · (5)dt e I ,

Pengambilan (uptake) dan pelepasan(depuration) pencemar pada prosesbioakumulasi ditunjukkan oleh Gambar 2.

kc

Gambar 1. Model kompartemen tung gal

210

1.:011131. denga:! pcnccmar

"" I'CIJ1;ambil:m (l1l~(/h')

~"k C. -k,C,dr •

Waltn

Gambar 2. Skenario pengambilan pencemar pada prosesbioakumulasi model satu kompartemen

Waktu paro biologis (t1/2b) pencemar danfaktor bioakumulasi (FB) di dalam makhlukhidup dapat ditentukan menggunakanpersamaan (6) dan (7)

t _ 0,693 (6)1/21> --­

k.

FB = ku .............•......................................... (7)k.

Model dua kompartemen merupakanbagian dari model multi kompartemen (tigakompartemen" empat kompartemen dansebagainya). Model ini mempersatukan suatukompartemen tambahan/pelengkap yangterdiri dari cairan tubuh (misalnya, darah) dansebuah ruang pusat yang meliputi semuajaringan lainnya 121.Mekanisme model duakompartemen dapat dilihat pada Gambar 3.

Pada keadaan tunak, terdapatkesetimbangan dinamis antara medium luardengan cairan tubuh, serta cairan tubuhdengan jaringan. Model seperti itu dapatdigunakan untuk menerangkan kecepatanawal yang tinggi pada hilangnya sebuahpencemar yang diteliti dalam percobaan.Peristiwa ini ditandai dengan awal hilangnyapencemar dari sumber yang tidak terasimilasi(misalnya, darah) di dalam suatu makhlukhidup. Berdasarkan hal tersebut maka prosesprimer dalam pengambilan dan pengurangandipandang sarna dengan suatu partisisederhana antara medium luar dengancairan tubuh. Proses sekunder, pada saattingkat cairan tubuh melampaui am bangbatas tertentu, mengakibatkan penyimpanansementara pencemar lipofilik di dalam sel jika ",kapasistas metabolik terlampaui.

ku

("2

(.",

k,c

II",

Gambar 3. Model dua kompartemen

211

Persamaan sebuah sistem duakompartemen merupakan bentuk umum yangsama untuk sebuah sistem satukompartemen, kecuali terdapat dua bentukeksponensial. Persamaan tersebutmempunyai bentuk umum/2)

Cz = X3e-1..,1 + X"e-1..21 (10)

di mana C1 dan Cz adalah konsentrasipencemar dalam kompartemen 1 dan 2; X1•

Xz, X3 dan X4 adalah koefisien kompleks, 1\1 ­

dan 1\2 tetapan eksponensial yangmenggabungkan tiga tetapan laju. Dalambentuk konsentrasi, laju perubahanpencemar dalam kompartemen jugabergantung pad a tetapan laju dan volumerelatif dua kompartemen tersebut.

TAT A KERJA

BahanPerunut 109Cd yang dibeli dari IsotopeProduct Inc, Jerman, larutan HCI 1:100sebagai pengatur pH, aquarium masing­masing berkapasitas 75 liter dan 20 liter, airlaut yang diambil dari Kepulauan Seribu dankerang darah ( Anadara granosa). Bahanpenunjang yang digunakan antara lainerlenmeyer, gelas piala dan sebagainya.

Alat

Spektrometer gamma dilengkapi detektorNaTI diameter 10 em tinggi 40 em buatanBicron Corp tipe HQ 490 seri 2M2/2 yangdihubungkan dengan MCA terintegrasidalam sistem Inspector buatan Canberraterkoneksi dengan komputer.

METODEAnadara granosa diambil dari perairan

Kepuluan Seribu (Pulau Bidadari) dandibawa ke laboratorium RLK P2PLR BATAN.Kerang tersebut selanjutnya dibersihkan darihewan lain yang menempel padacangkangnya dan dipisahkan menjadi 3ukuran. Masing-masing ukuran ditempatkandalam aquarium terpisah yang berkapasitas75 liter dan tiap akuarium diisi 15 buahkerang. Proses aklimatisasi dilakukandengan memelihara moluska terse but

212

selama 1 minggu tanpa pemberian tracer109Cd.

Setelah menjalani proses aklimatisasi,keempat jenis moluska tersebut ditempatkandalam aquarium yang berbeda. Setiapaquarium berisi 8 moluska (rasio moluskaterhadap volume adalah: 1 moluskaberbanding 1,5 liter media). Masing-masingaquarium berisi air laut pada pH 7tnengandung tracer 109Cd1,46 Bq/ml. Mediaair laut tersebut diganti setiap hari untukmempertahankan konsentrasinya. Secaraperiodik, dua hari sekali moluska tersebutdicacah menggunakan spektrometer gammauntuk memperoleh data pengambilan 109Cd.Pereobaan serupa dilakukan secara para reidalam media air laut pH 6.

HASIL DAN PEMBAHASANPada proses aklimatisasi tidak semua

jenis Anadara granosa mampu bertahanpada kondisi laboratorium. Kemampuanbertahan kerang tersebut adalah pad amedium air laut pH 7 dimana tidak terdapatkematian hewan percobaan untuk semuaukuran. Disisi lain pad a medium air laut pH 6,hanya Anadara granosa yang berukuranterkecil dari 3 jenis ~kuran yang digunakanmampu bertahan.

Pengambilan kadmium terlarut dalam airlaut yang direpresentasikan pada 109CdolehAnadara granosa ditunjukkan padaGambar 4.

Mengacu pada Gambar 5(a), pada pH 7pengambilan kadmium dari air lautberlangsung sampai -dengan 16 hari yangditunjukkan oleh peningkatan konsentrasi109Cddalam tubuh Anadara granosa seearasignifikan. Setelah 16 hari, konsentrasi 109Cddalam tubuh moluska terse but cenderung··tidak berubah. Hal ini mengindikasikanbahwa pengambilan kadmium berada delamkeadaan tunak setelah terpajan selama 16hari untuk s·emua ukuran hewan percobaan.Pada keadaan tunak tersebut diperolehparameter biokinetik seperti: konsentrasidalam kondisi tunak (CsJ, Faktor Konsentrasidalam kondisi tunak (FKss) dan kecepatandan konstanta pengambilan Cd (ku).

Harga ku diperoleh dari slope persamaan

linier antara lama pajanan (2 sa~ai dengan16 hari) dengan konsentrasi 1 Cd dalamtubuh Anadara granosa. Hasil perhitunganparameter biokinetik disajikan pada Tabel1.

45

~40C>

g35:;;'30o~ 25

~20

~ 15'"

a 10:.:

o

(a)

.3X2,5cm

.3,5 X2,5

o 4 8 12 16 20 24 28

LaITl<l pajanan (hari)

30·-------------

1_3 x 2cm I

oo 4 8 12 16 20 24 28

(b) Lama pajanan (hari)

Gambar 4. Pengambilan 109Cd dalam fase terlarut oleh Anadara granosa(a) pH7 (b) pH6

- - --------~--- -.---------.~ •.•.- •• :!1-- ..•_ •.•_ ••- - ---Ukuran Bobot moluska

Parameter BiokinetikNo

cangkang (g)Css(Bq/g)FKssku (Bq/hari)(em)1

3X2 9,642,3228,991,582

3X2,5 11,432,1928,181,743

3.5 X 2,5 13,837,5225,71,46h Anad.

5,0i 40'

J3,17

!!!. •c..!!:;;E'"co~c11,0:.:

0,0 pH 6pH 7

da pH 7

Gambar 5. Kecepatan pengambilan (uptake) 109Cd oleh Anadara granosa

Berdasarkan Gambar 4 dan Tabel 1,maka ukuran cangkang dan bobot Anadaragranosa tidak menunjukkan suatu polaketerkaitan dengan nilai Css dan ku. Disisi lainukuran cangkang/bobot Anadara granosaberpengaruh temadap nilai FKss. Semakin

213

besar ukuran cangkang/bobot Anadaragranosa maka nilai FKss biota tersebutcenderung menurun. Arti fisis dari harterse but adalah semakin besar ukuran biotamaka kemampuan mengakumulasi Cdsemakin menurun.

Salah satu faktor eksternal yang

mempengarui kemampuan pen~ambilan Cddariair laut adalah pH medium 31. MenfJacupada Gambar 4(b), maka pengambilan 9Cddari air laut oleh Anadara granosa pada pH 6mencapai kondisi tunak dalam waktu 9 hari.Nilai Css Anadara granosa dan nilai FKss

masing-masing sebesar 22,12 Bq/g dan15,46. Disisi lain nilai ku ad~lah sebesar 3,16Bq/hari. Dibandingkan dengan ukuranmoluska yang sama pada air laut pH 7 makadiperoleh beberapa catatan sebagai berikut :(a) Kondisi tunak dicapai lebih sing kat atau

7 hari lebih cepat dibandingkan denganproses pengambilan 109Cpada pH 7.

(b) Harga Cas 109Cd pada pH 6 hanyasekitar 52 % dibandingkan dengan pH7.

Perbedaan yang cukup signifikan pad aproses pengambilan 109Cddari air laut padadua nilal pH dapat juga dilihat dari nilai ku

yang ditunjukkan pada Gambar 5.Mengacu pad a Gambar 4 dan 5 maka

pad a pH 6 bukan meru~akan kondisioptimum bagi pengambilan 1 Cd dalam airlaut oleh Anadara granosa. Walaupun padapH 6 nilai ku lebih tinggi dua kali lipatdibandingkan pada pH 7, namun demikianproses pengambilan terhenti dalam waktuyang sing kat dan nilai Css hanya setengahkali dibandingkan dengan pH 7.

KESIMPULAN

1. Pengambilan kadmium dari air laut padapH 7 berlangsung sampai dengan 16 hariyang ditunjukkan oleh peningkatankonsentrasi 109Cddalam tubuh Anadaragranosa secara signifikan. Setelah 16hari proses pengambilan terse butcenderung tetap atau berada dalam

214

kondisi tunak.· Kecepatan pengambilankadmium yang direpresentasikan pada109Cd adalah 1,46 sampai dengan 1,74Bq/hari. Faktor konsentrasi yangmenggambarkan kemampuan Anadaragranosa pada pH 7 melipatgandakankonsentrasi kadmium adalah 25,7sampai dengan 28,99 kali.

2. Pengambilan 109Cd dari air laut olehAnadara granosa pada pH 6 mencapaikondisi tunak dalam waktu 9 hari. Faktorkonsentrasi pada kondisi tersebut adalah15,46 dan nilai ku adalah sebesar 3,16Bq/hari. Dibandingkan dengan ukuranyang sama maka pada air laut pH 6kondisi tunak dicapai lebih sing kat atau 7hari lebih cepat dibandingkan denganproses pengambilan 109C pada pH 7.

DAFTAR PUSTAKA1. FISHER, N, "Executive Summary Ciesm

Workshop Monographs 19, Metal andRadionuclide Bioaccumulation in MarineOrganism", halaman 7-25, Monaco,2002.

2. CONNEL, D.W., "Kimia danEkotoksikologi Pencemaran", UI Press,1992.

3. SMALL, L.F., "Basic Concept in MarineBiology and Ecology", IAEA TrainingCourse Series No. 7 on Strategies andMethodologies for Applied MarineRadioactivity Studies, Viena, 1997.

4. SOEGIARTO, A, "Pedoman UmumPengelolaan Wilayah Pesisir", LembagaOseanologi Nasional, Jakarta, 1976.

5. BENGEN, D.G.," Ekosistem danSumberdaya Alain Pesisir dan Laut sertaPrinsip Pengelolaannya", PK-SPL-IPB,Bogor, 2002