P a g e | 0

#Ritabulan

BOGOR

2011

PENGARUH LOGAM BERAT ARGENTUM PADA REPRODUKSI DAN

KEANEKARAGAMAN HAYATI [Khusus Biota Perairan]

R I T A B U L A N

EKOLOGI DAN PEMBANGUNAN

Dr. Ir. ETTY RIANI

P a g e | 1

#Ritabulan

PENGARUH LOGAM BERAT ARGENTUM (Ag) PADA REPRODUKSI

DAN KEANEKARAGAMAN HAYATI

I. PENDAHULUAN

Peningkatan jumlah penduduk dan kegiatan industri yang semakin pesat

menimbulkan potensi pencemaran lingkungan yang juga meningkat. Air limbah

kegiatan tersebut pada akhirnya akan dibuang ke lingkungan perairan. Di lain

pihak, ikan merupakan sumber makanan dengan kandungan protein yang tinggi,

sehingga kebutuhan penyediaan ikan menjadi salah satu sektor andalan dalam

perikanan.

Peningkatan jumlah industri ini terutama di wilayah-wilayah perkotaan

akan selalu diikuti oleh pertambahan jumlah limbah, baik berupa limbah padat,

cair maupun gas. Limbah tersebut mengandung bahan kimia yang beracun dan

berbahaya (B3) dan masuk ke perairan. Pada saat ini terdapat sekitar lima juta

jenis bahan kimia yang telah diidentifikasi dan dikenal, 60.000 jenis di antaranya

sudah dipergunakan dan ribuan jenis lagi bahan kimia baru setiap tahun

diperdagangkan secara bebas. Salah satu dari limbah B3 tersebut adalah logam

berat. Kehadiran logam berat tetap mengkhawatirkan, terutama yang bersumber

dari pabrik/industri, di mana logam berat banyak digunakan sebagai bahan baku

maupun sebagai bahan penolong. Sifat beracun dan berbahaya dari logam berat

ditunjukan oleh sifat fisik dan kimia bahan baik dari segi kuantitas maupun

kuantitasnya. Masuknya limbah ini ke perairan laut telah menimbulkan

pencemaran terhadap perairan. Diperkirakan dalam sehari lebih dari 7.000 m3

limbah cair termasuk diantaranya yang mengandung logam berat yang dibuang

P a g e | 2

#Ritabulan

melalui empat sungai yang melintasi wilayah Tangerang. Keempat sungai itu

adalah Sungai Cisadane, Cimanceri, Cirarab dan Kali Sabi. Sungai-sungai tersebut

bermuara ke Teluk Jakarta, sehingga dapat meningkatkan kadar logam berat

dalam air laut. Teluk Jakarta merupakan teluk yang paling tercemar di Asia akibat

limbah industri dan rumah tangga.

Keracunan logam berat umumnya berawal dari kebiasaan memakan

makanan yang berasal dari laut terutama ikan, udang, dan tiram yang sudah

terkontaminasi oleh logam berat. Logam berat yang ada dalam air laut,

selanjutnya dengan adanya proses biomagnifikasi yang bekerja di lautan, kadar

logam berat yang masuk akan terus ditingkatkan, selanjutnya akan berasosiasi

dengan sistem rantai makanan, masuk ke tubuh biota perairan dan akhirnya ke

tubuh manusia yang mengkonsumsinya (Ahmad, 2009).

Pembuangan limbah terkontaminasi oleh logam berat ke dalam sumber

air bersih (air tanah atau air permukaan) menjadi masalah utama pencemaran

karena sifat toksik dan tak terdegradasi secara biologis (nonbiodegradable)

logam berat. Jenis logam berat yang tergolong memiliki tingkat toksisitas tinggi

antara lain adalah Hg, Cd, Cu, Ag, Ni, Pb, As, Pb, As, Cr, Sn, Zn, dan Mn

(Suprihatin dan Indrasti, 2010).

II. KARAKTERISTIK ARGENTUM (Ag)

Argentum (Ag) ataua perak adalah metal berwarna putih. Ag didapat

pada indutri antara lain industry alloy, keramik, gelas, fotografi, cermin dan cat

rambut. Bila masuk ke dalam tubuh, Ag akan diakumulasikan di berbagai organ

dan menimbulkan pigmentasi kelabu yang disebut Argyria. Pigmentasi ini

bersifat permanen, karena tubuh tidak dapat mengekskresikannya. Sebagai

debu, senyawa Ag dapat menimbulkan iritasi kulit, dan menghitamkan kulit

(argyria). Bila terikat nitrat, Ag akan menjasi sangat korosif. Argyria sistemik

dapat juga terjadi, karena perak diakumulasikan di dalam selaput lendir dan kulit.

P a g e | 3

#Ritabulan

Perak terjadi secara alami dalam beberapa bilangan oksidasi, paling

umum menjadi elemen perak (AgO) dan ion monovalen (Ag+). Garam perak yang

dapat larut umumnya lebih beracun dari garam tidak dapat larut. Penyerapan

adalah proses dominan yang mengontrol penguraian perak dalam air dan

perubahannya dalam tanah dan sedimen. Perak memasuki tubuh hewan melalui

inhalasi, gerakan menelan, dan pada selaput lendir dan kulit rusak. Perbedaan

kemampuan antarspesies hewan dalam mengumpulkan, menyimpan, dan

menghilangkan perak adalah besar. Hampir semua dari total asupan perak

biasanya diekskresi dalam tinja dengan cepat, kurang dari 1% dari total asupan

perak diserap dan dipertahankan dalam jaringan, terutama hati, melalui

pengendapan garam perak larut. Pada mamalia, perak biasanya berinteraksi

secara antagonistis dengan selenium, tembaga, dan vitamin E; dalam lingkungan

perairan, perak ionik atau perak bebas mengganggu dengan metabolisme

kalsium dalam katak dan annelida laut dan dengan serapan sodium dan klorida

dalam insang ikan (Eisler, 1996).

PENGGUNAAN ARGENTUM

Sekitar 2.470.000 kg perak hilang setiap tahun untuk biosfer dalam

negeri, sebagian besar (82%) sebagai akibat dari aktivitas manusia. Industri

fotografi menyumbang sekitar 47% dari semua perak yang di buang ke

lingkungan dari sumber antropogenik. Pada tahun 1990, sekitar 50% dari perak

murni yang dikonsumsi dalam negeri digunakan untuk memproduksi produk

fotografi; 25% pada produk listrik dan elektronik dan 25% pada produk dan

proses lainnya (Eisler, 1996).

Menurut Eisler (1996), karena bersifat bakteriostatik, senyawa perak

digunakan dalam filter dan peralatan lainnya untuk memurnikan air kolam

renang dan air minum dan dalam pengolahan makanan, obat-obatan, dan

minuman (EPA, 1980; PHS, 1990). Arang aktif filter dilapisi dengan perak metalik

P a g e | 4

#Ritabulan

untuk menghasilkan konsentrasi air 20-40 µg Ag/L yang digunakan dalam sistem

penyaringan kolam renang untuk mengendalikan bakteri (EPA, 1980).

Perak juga dapat berfungsi sebagai suatu algicide dalam kolam renang

jika klor, brom, dan yodium tidak ada, tujuannya untuk mencegah pertumbuhan

ganggang hijau-biru di 80-140 mg Ag/L (Smith dan Carson, 1977). Pada stasiun

ruang angkasa yang mengorbit kapal Rusia dan pesawat ruang angkasa, air

minum secara rutin diobati dengan 100-200 mg Ag / L untuk menghilangkan

mikroorganisme, sterilisasi biasanya selesai dalam 20 menit (Smith dan Carson,

1977).

Perak mengandung air filter keramik yang digunakan untuk memurnikan

air minum di resort ski Swiss, tempat pembuatan bir Jerman, kapal-kapal Inggris,

tanker minyak, rig pengeboran, US konsumsi rumah, dan lebih dari separuh

maskapai penerbangan dunia. Senyawa perak dan logam monovalen dianggap

disinfektan yang sangat baik, namun, Ag2 + dan Ag3+ sekitar 50 sampai 200 kali

lebih efektif dibandingkan Ag+ atau Ago (Antelman 1994), mungkin karena

mereka adalah negara-negara yang dinyatakan oksidasinya lebih tinggi

(Kirschenbaum, 1991 dalam Eisler, 1996).

Perak nitrat digunakan bertahun-tahun sebagai obat tetes mata pada bayi

yang baru lahir untuk mencegah kebutaan yang disebabkan oleh gonorrhea (PHS

1990). Banyak negara masih memerlukan beberapa tetes larutan perak nitrat 1-

2% yang diterapkan pada konjungtiva mata bayi yang baru lahir untuk mencegah

oftalmia neonatorum oleh gonorrhea dari penularan ibu (EPA, 1980; PHS, 1990).

Pengobatan ini masih diperlukan di Denmark, tetapi tidak di Jepang atau

Australia. Perak nitrat tidak banyak digunakan di rumah sakit Amerika Serikat

karena bahaya konjungtivitis kimia dan ini telah digantikan oleh antibiotik (EPA

1980). Di Amerika Serikat, beberapa perak yang mengandung obat-obatan yang

digunakan topikal pada membran kulit atau mukosa untuk membantu dalam

penyembuhan pasien luka bakar dan untuk memerangi penyakit kulit (EPA 1980).

Obat-obatan oral yang mengandung perak meliputi asetat yang mengandung

P a g e | 5

#Ritabulan

perak pelega antirokok; permen pengharum napas berlapis perak, dan larutan

perak nitrat untuk mengobati penyakit gusi (PHS 1990).

III. EFEK RACUN ARGENTUM PADA BIOTA AIR

Toksisitas akut dari perak untuk spesies perairan bervariasi secara drastis

dengan bentuk kimia dan berkorelasi dengan ketersediaan ion perak bebas

(Wood et al., 1994). Dalam sistem perairan alami, perak ionik cepat

dikomplekskan dan diserap oleh bahan terlarut dan tersuspensi yang biasanya

hadir. Sifat perak nitrat yang makin kompleks terurai signifikan bersifat makin

beracun untuk ikan rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) (Gambar 1); nilai LC50-

7 hari adalah 9.1 mg/L. Tiosulfat perak, perak klorida, dan perak sulfida relatif

jinak (7-hari nilai LC50>100.000 ug/L), mungkin karena kemampuan dari anion

untuk menghilangkan ion perak dari larutan (Wood et al., 1994; Hogstrand et al.,

1996).

Kemungkinan penyebab hiperventilasi dalam ikan rainbow trout yang

terkena perak nitrat adalah asidosis metabolik berat diwujudkan dalam

penurunan tingkat pH dan HCO3- plasma arteri. Perak ionik mematikan pada ikan

trout mungkin karena efek permukaan pada insang--gangguan Na+, Cl-, dan H+--

menyebabkan gangguan cairan volume sekunder, hemokonsentrasi, dan

kerusakan jantung (Wood et al., 1994, 1995, 1996a, 1996b dalam Eisler, 1996).

Morgan et al. (1995) menunjukkan bahwa situs tindakan toksisitas perak

pada rainbow trout mungkin berada di dalam sel-sel epitel insang pada di

permukaan eksternal, dan bahwa mereka terkait dengan anhidrase-enzim

karbonat insang terlibat dalam Na + dan Cl-transportasi . Konsentrasi perak dan

tingkat metallothionein dalam insang dan hati trout pelangi meningkat dengan

peningkatan paparan perak; toksisitas internal yang terkait dengan peningkatan

akumulasi perak dapat dikurangi dengan pembentukan metallothioneins perak-

induksi (Hogstrand et al., 1996.).

P a g e | 6

#Ritabulan

Perak nitrat kurang toksik terhadap biota di air laut dibanding di air tawar

(Wood et al., 1995.). Perbedaan ini mungkin disebabkan oleh konsentrasi rendah

bebas Ag+ (sebagian beracun dalam air tawar) dalam air laut dan tingginya

tingkat klorida bermuatan negatif dan Ag-kloro kompleks dalam air laut. Namun,

tingginya tingkat perak nitrat adalah racun bagi invertebrata laut meskipun tanpa

Ag+, dan ini dikaitkan dengan bio-availabilitas Ag-chloro kompleks (Wood et al,

1995.).

Gambar 1. Ikan Rainbow Trout (Oncorhynchus mykiss)

Ketersediaan perak bebas dalam lingkungan laut sangat dipengaruhi oleh

salinitas karena afinitas (energi yang dilepaskan) perak untuk ion klorida (Sanders

et al. 1991). Perak diserap dengan mudah pada fitoplankton dan sedimen

tersuspensi.

Pada uji toksisitas ikan dengan sejumlah logam dan metaloid, perak

merupakan unsur paling beracun sebagaimana dinilai LC50 akut (Birge dan

Zuiderveen 1995). Dalam larutan, ion perak sangat beracun untuk hewan atau

biota air dan dengan konsentrasi tertentu dapat membunuh spesies organisme

air sensitif, termasuk sample spesies daphnids dan trout (Tabel 1).

P a g e | 7

#Ritabulan

Tabel 1. Efek perak pada beberapa jenis biota perairan. Konsentrasi dalam μg Ag/L perak bebas (Ag+) dari medium yang ditambahkan di awal kecuali jika disebutkan lain (Sumber Eisler, 1996).

No Taksonomi; Organisme; Konsentrasi Perak (ppb);

Variabel Lainnya

Efek

Referensi

1 Slipper limpet, Crepidula fornicate

1, 5, atau 10; terpapar selama 24 bulan dan diamati untuk efek pada pertumbuhan, histologi reproduksi, dan akumulasi

Pertumbuhan berkurang pada 5 dan 10 μg/L dan reproduksi menghambat kelompok pada kelompok μg/L 10. Semua kelompok uji menunjukkan pengendapan perak di jaringan ikat dan membran basement. Konsentrasi perak maksimum (mg/kg FW bagian lunak) dicatat untuk kontrol pada 12 bulan (2,8), untuk kelompok 1,0 μg/L pada 12 bulan (34,0), untuk kelompok 5,0 μg/L pada 6 bulan (54,1) , dan untuk kelompok 10,0 μg/L pada 6 bulan (86.7). Setelah 24 bulan, perak-kelompok terkena terkandung antara 5,4 dan 8 mg Ag / kg FW bagian lunak

4

2 Daphnid, Daphnia magna

0.4-15.0 LC50(96 h) at 38-75 mg CaCO3/L 2

0.9 50% daphnids kelaparan tak bergerak dalam 48 jam 5

1.6-19.4 MATC (Maximum Acceptable Toxicant Concentration = konsentrasi racun maksimum yang diterima)

5

3.5 50% mengurangi pertumbuhan non-starved daphnids dalam 21 hari

5

4.1 Kemampuan bertahan hidup berkurang selama terpapar 21 hari 5

10.5 Menghambat reproduksi selama terpapar 21 hari 5

12.5 50% daphnids kelaparan tak bergerak dalam 48 jam 5

45-49 LC50 (96 jam) pada 255 mg CaCO3 / L 2

3 Mottled sculpin, Cottus bairdii (Gambar 2)

5.3 LC50(96 jam) pada 30 mg CaCO3/L 2

14.0 LC50(96 jam) pada 250 mg CaCO3/L 2

4 Sheepshead minnow, Cyprinodon variegates (Gambar 2)

1,400 LC50(96 jam), juveniles (remaja) 2

5 Mummichog, Fundulus heteroclitus (Gambar 2)

30-40 Menghambat aktivitas enzim hati setelah 4 hari

1; 2

6 Mosquitofish, Gambusia affinis (Gambar 2)

23.5 (17.2-27.0) LC50 (96 jam), juveniles 9

7 Threespine stickleback, Gasterosteus aculeatus (Gambar 2)

3 Mati dalam 10-30 hari 1

4 Mati dalam 7 hari 1

10 Mati dalam 96 hari 1

8 Rainbow trout, Oncorhynchus mykiss (Gambar 1)

P a g e | 8

#Ritabulan

0.03-0.06 ppb MATC setelah terpapar 13 bulan mulai pada level embrio bermata

2

0.09-0.17 ppb MATC setelah paparan telur bermata dan tahap perkembangan berikutnya selama 18 bulan di air lunak

6

0.18-0.40 MATC; paparan 10-bulan; dimulai dengan embrio yang baru dibuahi

2

0.6 Semua telur bermata bertahan selama 10 minggu paparan 6

1.2 40% telur bermata mati dalam 39 hari 6

2.0 Menghambat masuknya Na+ dan Cl- ke dalam insang setelah 72 jam

8

2.2 Semua telur bermata mati dalam 60 hari 6

9 Winter flounder, Pleuronectes americanus (Gambar 2)

10.0 Aktivitas transaminase hati tertekan setelah 60 hari 3

54; 92; 180; atau 386 Tidak ada efek signifikan untuk dosis terendah pada pertumbuhan atau kelangsungan hidup selama paparan selama 18 hari embrio melalui penyerapan kantung kuning telur. Pada 92 μg /L, 31% mati; Pada 180 μg / L, 97% mati; Pada 386 μg / L, jumlah menetas berkurang 24% dan larva semua mati

7

1, Smith and Carson 1977; 2, U.S. Environmental Protection Agency 1980; 3, Calabrese et al. 1977b; 4, Nelson et al. 1983; 5, Nebeker et al. 1983; 6, Davies et al. 1978; 7, Klein-MacPhee et al. 1984; 8, Morgan et al. 1995;

9,Diamond et al. 1990. MATC = maximum acceptable toxicant concentration. Lower value in each MATC pair indicates highest concentration tested producing no measurable adverse effect on growth, survival, reproduction, or metabolism during chronic exposure; higher value indicates lowest concentration tested producing a measurable effect.

Daphnia magna Cottus bairdii Cyprinodon variegates

Fundulus heteroclitus Gambusia affinis

Gasterosteus aculeatus Pleuronectes americanus

Gambar 2. Beberapa Jenis Biota Perairan yang dapat Terpapar Logam Perak

P a g e | 9

#Ritabulan

Ion perak (Ag+) adalah jenis kimia yang paling beracun dari unsur perak

terjadap ikan. Ion perak adalah 300 kali lebih beracun dari klorida perak untuk

fathead minnows (Pimephales promelas), 15.000 kali lebih beracun dari perak

sulfida, dan lebih dari 17.500 kali lebih beracun dari perak tiosulfat yang

kompleks; pola yang sama terjadi pula pada ikan rainbow trout (Hogstrand et al

1996).

Perak kurang beracun untuk jenis ikan fathead minnows di bawah kondisi

kesadahan air yang meningkat antara 50 dan 250 mg CaCO3/L, peningkatan pH

antara 7,2 dan 8,6, dan peningkatan konsentrasi asam humik dan tembaga; ikan

kecil yang kelaparan lebih sensitif terhadap perak ionik dibanding ikan kecil yang

makannya teratur (Brooke et al. 1994). Telur ikan rainbow trout yang terkena

terus menerus konsentrasi perak 0,17 µg / L akan meningkatkan embryotoxicity

atau keracunan pada embrio dan akan menetas secara prematur; benih yang

dihasilkan pun memiliki tingkat pertumbuhan yang rendah (Davies et al 1978).

Pengangkatan kapsul telur embrio bermata steelhead trout (Oncorhynchus

mykiss) secara signifikan menurunkan resistensi embrio terhadap garam perak,

tembaga, dan merkuri tetapi tidak untuk seng dan timbal (Rombough 1985).

Akumulasi perak di insang ikan trout pelangi remaja terkena 11 µg Ag/L untuk 2-

3 jam secara signifikan dihambat oleh berbagai jenis kation (Ca2+, Na+, H+) dan

agen pengompleks (karbon organik terlarut, tiosulfat, klorida). Karena itu,

variabel-variabel ini harus dipertimbangkan ketika membangun model prediksi

ikatan perak pada insang (Janes dan Playle, 1995 dalam Eisler, 1996).

Pengaruh paparan perak terhadap sistem reproduksi ikan di antaranya

dalam bentuk toksisitas embrio tentu pada akhirnya akan berkolerasi dengan

tingkat keanekaragaman hayati biota perairan, baik dalam hal jumlah maupun

kualitas spesies yang bertahan hidup.

P a g e | 10

#Ritabulan

VI. PENUTUP

Kontaminasi logam perak pada perairan akan berdampak pada kualitas

perairan serta ekosistem di dalamnya secara umum. Secara spesifik pengaruh

kontaminasi logam berat perak atau argentum (Ag) terhadap biota perairan

termasuk jenis ikan bervariasi mulai dari dapat menyebabkan hambatan enzim

pada hati, menghambat pertumbuhan embrio, telur yang menetas prematur,

kemampuan hidup (viabilitas) embrio sampai pada mengakibatkan kematian

telur/embrio. Semua konsekuensi ini berkorelasi erat dengan tingkat kelestarian

keanekaragaman hayati baik pada aspek kuantitas maupun kualitas biota

perairan.

P a g e | 11

#Ritabulan

DAFTAR PUSTAKA Ahmad, F. 2009. Tingkat Pencemaran Logam Berat Dalam Air Laut dan Sedimen

Di Perairan Pulau Muna, Kabaena, Dan Buton Sulawesi Tenggara. Makara, Sains, vol. 13, no. 2, november 2009: 117-124 117.

Eisler, R. 1996. Silver Hazards to Fish, Wildlife, and Invertebrates : A Synoptic

Review. U.S. Department of the Interior, National Biological Service, Patuxent Wildlife Research Center.

Hogstrand, C., F. Galvez, and C. M. Wood. 1996. Toxicity, Silver Accumulation and

Metallothionein Induction in Freshwater Rainbow Trout during Exposure to Different Silver Salts. Environmental Toxicology and Chemistry 15; 1102-1108.

Morgan, L. J., F. Galvez, R. F. Munger, C. M. Wood, and R. Henry. 1995. The Physiological Effects Of Acute Silver Exposure In Rainbow Trout (Oncorhynchus mykiss). In A. W. Andren and T. W. Bober, organizers. Transport, fate and effects of silver in the environment. Abstracts of 3rd international conference. 6-9 August 1995, Washington, D.C. University of Wisconsin Sea Grant Institute, Madison.

Nelson, D. A., A. Calabrese, R. A. Greig, P. P. Yevich, and S. Chang. 1983. Long-term Silver Effects On The Marine Gastropod Crepidula fornicata. Marine Ecology Progress Series 12:155-165.

Suprihatin dan N. S. Indrasti. 2010. Penyisihan Logam Berat dari Limbah Cair

Laboratorium Dengan Metode Presipitasi dan Adsorpsi. Makara, sains, vol. 14, no. 1, april 2010: 44-50.

U.S. Environmental Protection Agency (EPA). 1980. Ambient Water Quality Criteria for Silver. U.S. Environmental Protection Agency Report 440/5-80-071. 212 pp.

U.S. Public Health Service (PHS). 1990. Toxicological Profile for Silver. Agency for Toxic Substances and Disease Registry TP-90-24. 145 pp.

Wood, C. M., S. Munger, F. Galvez, and C. Hogstrand. 1994. The Physiology of

Silver Toxicity in Freshwater Fish. Pages 109-114 in A. W. Andren, T. W. Bober, J. R. Kramer, A. Sodergren, E. A. Crecelius, S. N. Luoma, and J. H. Rodgers, organizers. Transport, fate and effects of silver in the environment. Proceedings of the 2nd international conference. University of Wisconsin Sea Grant Institute, Madison.