Pencemaran Logam Pencemaran Logam BeratBeratKelompok IVKelompok IV

KEMENTRIAN KESEHATAN REPUBLIK INDONESIAKEMENTRIAN KESEHATAN REPUBLIK INDONESIA

POLITEKNIK KESEHATAN LINGKUNGAN TANJUNG PINANGPOLITEKNIK KESEHATAN LINGKUNGAN TANJUNG PINANG

JURUSAN KESEHATAN LINGKUNGANJURUSAN KESEHATAN LINGKUNGAN

20122012

Pencemar toksik (Mason, 1993)Pencemar toksik (Mason, 1993)

1. Logam mencakup: lead (timbal), nikel, 1. Logam mencakup: lead (timbal), nikel, kadmium, zinc, copper, dan merkuri. kadmium, zinc, copper, dan merkuri.

2. Senyawa organik meliputi: pestisida 2. Senyawa organik meliputi: pestisida organoklorin, herbisida, PCB, hidrokarbon organoklorin, herbisida, PCB, hidrokarbon alipatik berklor, pelarut, surfaktan rantai alipatik berklor, pelarut, surfaktan rantai lurus, hidrokarbon petroleum, aromatik, lurus, hidrokarbon petroleum, aromatik, dibenzodioxins berklor, senyawa dibenzodioxins berklor, senyawa organometalik, fenol, formaldehida, dsb. organometalik, fenol, formaldehida, dsb. Senyawa ini berasal dari kegiatan Senyawa ini berasal dari kegiatan industri, pertanian, dan kegiatan industri, pertanian, dan kegiatan domestik.domestik.

- Mengalami akumulasi jika masuk dalam - Mengalami akumulasi jika masuk dalam jaringan tubuh makhluk hidup. jaringan tubuh makhluk hidup.

- Bertahan dalam jaringan tertentu pada - Bertahan dalam jaringan tertentu pada tubuh makhluk hidup. tubuh makhluk hidup.

- Konsentrasinya meningkat karena terus-- Konsentrasinya meningkat karena terus- menerus mengkonsumsi atau terpapar menerus mengkonsumsi atau terpapar pada logam berat tersebut. pada logam berat tersebut.

BioakumulasiBioakumulasi

- Semakin meningkat kadarnya pada - Semakin meningkat kadarnya pada makhluk hidup yang lebih tinggi statusnya makhluk hidup yang lebih tinggi statusnya dalam rantai makanan. dalam rantai makanan.

- kadar logam berat akan semakin tinggi - kadar logam berat akan semakin tinggi berturut-turut dari Produser , Konsumer berturut-turut dari Produser , Konsumer (1,2,3), Predator. (1,2,3), Predator.

BiomagnifikasiBiomagnifikasi

Kombinasi beberapa Kombinasi beberapa polutanpolutan

1.1. Aditif Aditif : Pengaruh yang ditimbulkan dari : Pengaruh yang ditimbulkan dari beberapa jenis polutan merupakan beberapa jenis polutan merupakan penjumlahan dari pengaruh masing-penjumlahan dari pengaruh masing-masing polutan. Contohnya pengaruh masing polutan. Contohnya pengaruh kombinasi zinc dan kadmium terhadap kombinasi zinc dan kadmium terhadap ikan.ikan.

Kombinasi beberapa Kombinasi beberapa polutanpolutan

2.2. Synergitik Synergitik: Pengaruh yang ditimbulkan : Pengaruh yang ditimbulkan oleh beberapa jenis polutan lebih besar oleh beberapa jenis polutan lebih besar dari penjumlahan pengaruh dari masing-dari penjumlahan pengaruh dari masing-masing polutan. Contohnya pengaruh masing polutan. Contohnya pengaruh kombinasi copper dengan klorin; kombinasi copper dengan klorin; pengaruh kombinasi copper dan pengaruh kombinasi copper dan surfaktan.surfaktan.

Kombinasi beberapa Kombinasi beberapa polutanpolutan

3.3. Antagonistik Antagonistik: Pengaruh yang : Pengaruh yang ditimbulkan oleh beberapa jenis polutan ditimbulkan oleh beberapa jenis polutan saling mengganggu sehingga pengaruh saling mengganggu sehingga pengaruh kumulatifnya menjadi lebih kecil atau kumulatifnya menjadi lebih kecil atau mungkin hilang. Contohnya pengaruh mungkin hilang. Contohnya pengaruh kombinasi kalsium dengan timbal atau kombinasi kalsium dengan timbal atau zinc atau aluminium.zinc atau aluminium.

Klasifikasi bahan pencemar di Klasifikasi bahan pencemar di perairan perairan (Rao, 1991)(Rao, 1991)

1. Limbah yang mengakibatkan penurunan kadar 1. Limbah yang mengakibatkan penurunan kadar oksigen terlarut (oksigen terlarut (oxygen demanding wasteoxygen demanding waste).).

2. Limbah yang mengakibatkan munculnya penyakit 2. Limbah yang mengakibatkan munculnya penyakit ((disease causing agentsdisease causing agents).).

3. Senyawa organik sintetik3. Senyawa organik sintetik4. Nutrien tumbuhan4. Nutrien tumbuhan5. Senyawa anorganik dan mineral5. Senyawa anorganik dan mineral6. Sedimen6. Sedimen7. Radioaktif7. Radioaktif8. Pencemaran panas (8. Pencemaran panas (thermal dischargethermal discharge))9. Minyak 9. Minyak

Pencemaran oleh logam beratPencemaran oleh logam berat

• Tahun 30-an, Chisso cooporation di Jepang Tahun 30-an, Chisso cooporation di Jepang memproduksi vinil dan formaldehid di Teluk memproduksi vinil dan formaldehid di Teluk Minamata.Minamata.

• Mengeluarkan limbah berupa merkuri yang dibuang Mengeluarkan limbah berupa merkuri yang dibuang ke perairan.ke perairan.

• Proses bioakumulasi, biomagnifikasi, mengakibatkan Proses bioakumulasi, biomagnifikasi, mengakibatkan tingginya kadar metil merkuri dalam ikan dan kerang-tingginya kadar metil merkuri dalam ikan dan kerang-kerangan yang selanjutnya dikonsumsi oelh manusia.kerangan yang selanjutnya dikonsumsi oelh manusia.

Pencemaran oleh logam beratPencemaran oleh logam berat

• Penyakit Itai-itai akibat keracunan kadmium, Penyakit Itai-itai akibat keracunan kadmium, juga terjadi di Jepang.juga terjadi di Jepang.

• Sakit pada tulang (osteoporosis), karena Sakit pada tulang (osteoporosis), karena defisiensi kalsium.defisiensi kalsium.

Logam makro di kerak bumiLogam makro di kerak bumi

NoNo LogamLogam Kadar (mg/kg)Kadar (mg/kg)

MakroMakro

1.1. Aluminium (Al)Aluminium (Al) 8130081300

2.2. Besi (Fe)Besi (Fe) 5000050000

3.3. Kalsium (Ca)Kalsium (Ca) 3630036300

4.4. Natrium (Na)Natrium (Na) 2830028300

5.5. Kalium (K)Kalium (K) 2590025900

6.6. Magnesium (Mg)Magnesium (Mg) 2090020900

7.7. ManganMangan 1000010000

Logam mikro di kerak bumiLogam mikro di kerak bumi

NoNo LogamLogam Kadar (mg/kg)Kadar (mg/kg)

MikroMikro

8.8. Barium (Ba)Barium (Ba) 425425

9.9. Nikel (Ni)Nikel (Ni) 7575

10.10. Seng (Zn)Seng (Zn) 7070

11.11. Tembaga (Cu)Tembaga (Cu) 5555

12.12. Plumbum (Pb)Plumbum (Pb) 12,512,5

13.13. Uranium (U)Uranium (U) 2,72,7

14.14. Timah putih (Sn)Timah putih (Sn) 22

15.15. Kadmium (Cd)Kadmium (Cd) 0,20,2

16.16. Merkuri (Hg)Merkuri (Hg) 0,080,08

17.17. Perak (Ag)Perak (Ag) 0,070,07

18.18. Emas (Au)Emas (Au) 0,0040,004

LogamLogam

Digunakan sebagai peralatan atau Digunakan sebagai peralatan atau perhiasan seperti: aluminium, besi, perhiasan seperti: aluminium, besi, emas, perak, dsb.emas, perak, dsb.

Juga diperlukan oleh makhluk hidup Juga diperlukan oleh makhluk hidup dalam jumlah sangat sedikit seperti: dalam jumlah sangat sedikit seperti: mangan, kobalt, selenium, dsb.mangan, kobalt, selenium, dsb.

LogamLogam

Dari 106 unsur dalam sistem berkala Dari 106 unsur dalam sistem berkala terdapat 94 unsur logam.terdapat 94 unsur logam.

Terdiri dari logam ringan dan logam Terdiri dari logam ringan dan logam berat.berat.

Logam BeratLogam Berat

1. Densitas lebih besar dari 5.1. Densitas lebih besar dari 5.

2. Nomor atom > 202. Nomor atom > 20,, tidak termasuk logam tidak termasuk logam alkali, alkali tanah, lantanida, dan aktinida.alkali, alkali tanah, lantanida, dan aktinida.

3. Respon biokimia spesifik terhadap makhluk 3. Respon biokimia spesifik terhadap makhluk hidup.hidup.

Logam EsensialLogam Esensial : Logam yang : Logam yang dibutuhkan oleh makhluk hidup, dibutuhkan oleh makhluk hidup, membantu kerja enzim atau membantu kerja enzim atau pembentukan organ.pembentukan organ.

Logam Non EsensialLogam Non Esensial : Logam yang : Logam yang belum diketahui peranannya dalam belum diketahui peranannya dalam tubuh makhluk hidup (Cd, Hg, dsb).tubuh makhluk hidup (Cd, Hg, dsb).

Mineral makroMineral makro : Ca, Mg, Na, Cl, dan S. : Ca, Mg, Na, Cl, dan S.

Mineral mikroMineral mikro : Fe, Cu, Zn, Mn, Co, dan : Fe, Cu, Zn, Mn, Co, dan SeSe

Logam EsensialLogam Esensial

• Hemoglobin yang ditemukan pada vertebrata Hemoglobin yang ditemukan pada vertebrata maupun avertebrata mengandung Fe.maupun avertebrata mengandung Fe.

• Hemosianin pada moluska dan krustasea Hemosianin pada moluska dan krustasea mengandung Cu.mengandung Cu.

• Respiratory pigment pada tunicate mengandung Respiratory pigment pada tunicate mengandung Vanadium (V).Vanadium (V).

• Sebagian besar enzim mengandung Zn.Sebagian besar enzim mengandung Zn.

• Vitamin B12 mengandung cobalt (Co).Vitamin B12 mengandung cobalt (Co).

Logam EsensialLogam Esensial

Beberapa metalloenzim dan fungsinyaBeberapa metalloenzim dan fungsinyaEnzimEnzim LogamLogam FungsiFungsi

LipaseLipase CaCa Pencernaan dan hidrolisis lemakPencernaan dan hidrolisis lemak

Ribonukleotida Ribonukleotida reduktasereduktase

Glutamat mutaseGlutamat mutase

CoCo Biosintesis DNABiosintesis DNA

Metabolisme asam aminoMetabolisme asam amino

LaccaseLaccase

TyrosinaseTyrosinase

Sitokrom oksidasiSitokrom oksidasi

CeruplasminCeruplasmin

Askorbat oksidaseAskorbat oksidase

PlastosianinPlastosianin

CuCu Oksidasi fenolOksidasi fenol

Pigmentasi kulitPigmentasi kulit

Oksidasi gugus terminalOksidasi gugus terminal

Penyerapan FePenyerapan Fe

Oksidasi asam askorbatOksidasi asam askorbat

FotosintesiFotosintesi

FerrioksidanFerrioksidan

Suksinat dehidrogenaseSuksinat dehidrogenase

PeroksidasePeroksidase

KatalaseKatalase

Aldehida oksidaseAldehida oksidase

SitokromSitokrom

FeFe FotosintesisFotosintesis

Oksidasi karbohodratOksidasi karbohodrat

OksidanOksidan

Menguraikan peroksidaMenguraikan peroksida

Pksidase aldehidaPksidase aldehida

Transportasi elektronTransportasi elektron

Beberapa metalloenzim dan fungsinyaBeberapa metalloenzim dan fungsinya

EnzimEnzim LogamLogam FungsiFungsi

HeksokinseHeksokinse MgMg Perpidahan fosfatPerpidahan fosfat

ArginaseArginase

Piruvat karboksilasePiruvat karboksilaseMnMn Pembentukan ureaPembentukan urea

Metabolisme piruvatMetabolisme piruvat

Karbonat anhidraseKarbonat anhidrase

Karboksi peptidaseKarboksi peptidase

Alkohol dehidrogenaseAlkohol dehidrogenase

ZnZn Pengaturan pHPengaturan pH

Pencerna proteinPencerna protein

Metabolisme alkoholMetabolisme alkohol

Bentuk logam di perairanBentuk logam di perairan

- Ion logam bebas (Cu- Ion logam bebas (Cu2+2+, Pb, Pb2+2+, dsb), dsb)

- Ion logam organik (metil - Ion logam organik (metil merkuri/CHmerkuri/CH33Hg)Hg)

- Organik kompleks- Organik kompleks

Kadar logam pada minyak mentah Kadar logam pada minyak mentah dan batu baradan batu bara

LogamLogam Kadar logam Kadar logam dalam batu bara dalam batu bara ((μμg/g)g/g)

Kadar logam Kadar logam dalam minyak dalam minyak mentah (mentah (μμg/g)g/g)

AsAs 0,34 – 1300,34 – 130 0,0024 – 1,630,0024 – 1,63

CdCd 0,01 – 3000,01 – 300 0,03 – 2,100,03 – 2,10

PbPb 0,70 – 2200,70 – 220 0,001 – 0,310,001 – 0,31

HgHg 0,01 – 1,60,01 – 1,6 0,014 - 300,014 - 30

Minyak mentah yang berasal dari Minyak mentah yang berasal dari timur tengah dan Venezuela timur tengah dan Venezuela mengandung logam yang lebih mengandung logam yang lebih tinggi dari minyak mentah yang tinggi dari minyak mentah yang berasal dari Asia Pasifik dan Afrika.berasal dari Asia Pasifik dan Afrika.

Logam yang terkandung pada Logam yang terkandung pada minyak mentah tersebut tertimbun minyak mentah tersebut tertimbun dalam sisa buangan minyak.dalam sisa buangan minyak.

Bentuk logam di perairanBentuk logam di perairan Organik dan anorganikOrganik dan anorganik Terlarut/soluble: Ion, kompleks ion, chelate ion, Terlarut/soluble: Ion, kompleks ion, chelate ion,

dan molekuldan molekul Partikulat: koloid, presipitasi, adsorbedPartikulat: koloid, presipitasi, adsorbed

Keberadaan logam lainnyaKeberadaan logam lainnyaTidak berinteraksiTidak berinteraksiAntagonistikAntagonistikAdditiveAdditiveSynergySynergy

Faktor yang mempengaruhi toksisitas Faktor yang mempengaruhi toksisitas logam di perairanlogam di perairan

Kualitas airKualitas airTemperatur, pH, DO, cahaya, salinitas, dsb.Temperatur, pH, DO, cahaya, salinitas, dsb.

Siklus hidupSiklus hidupTelur, larva, Telur, larva, moultingmoulting, jenis kelamin, umur, , jenis kelamin, umur, ukuran, mobilitas, ukuran, mobilitas, starvationstarvation, , additional additional protectionprotection ( (shellshell), adaptasi terhadap metal.), adaptasi terhadap metal.

Behavioural responseBehavioural response

Faktor yang mempengaruhi Faktor yang mempengaruhi toksisitas logam di perairantoksisitas logam di perairan

• Organisme akuatik Organisme akuatik filter feederfilter feeder (seperti kerang-kerangan/bivalva) (seperti kerang-kerangan/bivalva) cenderung mengakumulasi lebih cenderung mengakumulasi lebih banyak logam berat dalam tubuhnya.banyak logam berat dalam tubuhnya.

• Tanaman juga cenderung menyerap Tanaman juga cenderung menyerap lebih banyak logam berat lebih banyak logam berat dibandingkan hewan.dibandingkan hewan.

Mekanisme keracunan logamMekanisme keracunan logam

• Memblokir kerja gugus fungsi Memblokir kerja gugus fungsi biomolekul yang esensial untuk proses biomolekul yang esensial untuk proses biologi seperti protein dan enzim.biologi seperti protein dan enzim.

• Menggantikan ion logam esensial Menggantikan ion logam esensial yang terikat dalam molekul.yang terikat dalam molekul.

• Memodifikasi bentuk gugus aktif yang Memodifikasi bentuk gugus aktif yang dimiliki oleh biomolekul.dimiliki oleh biomolekul.

Toksisitas (daya racun)Toksisitas (daya racun)

Toksisitas polutan terhadap:Toksisitas polutan terhadap:

1. Individu suatu makhluk hidup1. Individu suatu makhluk hidup

2. Populasi2. Populasi

Toksisitas terhadap individuToksisitas terhadap individu

• AkutAkutRespon seketika, tolok ukurnya berupa kematian Respon seketika, tolok ukurnya berupa kematian ((lethallethal), dalam selang waktu yang relatif singkat.), dalam selang waktu yang relatif singkat.

• KronikKronik

Respon dalam jangka waktu tertentu, tolok ukur Respon dalam jangka waktu tertentu, tolok ukur berupa sub lethal (bukan kematian) seperti berupa sub lethal (bukan kematian) seperti terganggunya pertumbuhan, terganggunya terganggunya pertumbuhan, terganggunya tingkah laku, terganggunya reproduksi, tingkah laku, terganggunya reproduksi, terganggunga metabolisme, dsb.terganggunga metabolisme, dsb.

Toksisitas terhadap populasiToksisitas terhadap populasi

• Berkurang atau menghilangnya suatu populasi Berkurang atau menghilangnya suatu populasi makhluk hidup tertentu.makhluk hidup tertentu.

• Terjadinya dominansi oleh suatu populasi Terjadinya dominansi oleh suatu populasi organisme organisme

tertentu.tertentu.

• Terjadinya pertumbuhan yang sangat pesat Terjadinya pertumbuhan yang sangat pesat ((bloomingblooming) dari suatu populasi makhluk hidup ) dari suatu populasi makhluk hidup tertentu.tertentu.

Terima kasihTerima kasih