Kontaminan - •Karbamat (insektisida) •Piretiroid (insektisida) •Herbisida •Organologam. Siklus

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

D P

[X]fase B K K

[X]fase A  

Bioakumulasi

• Bioakumulasi xenobiotik di dalam tubuh manusia / hewan/tumbuhan biasanya diasumsikan dengan koefisien partisi n- octanol/water (KOW)

OW

[X]oc tanol Log K

[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 :

• BCF pada tanaman :

• BCF pada daun :

Konsentrasi xenobiotik dalam jaringan BCF

Konsentrasi xenobiotik dalam tanah 

OWLog BCF alogK b 

OABCF L.K

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 As 5+ (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 As

O-

O-

+2GSH -O As

SG

SG

+2OH-

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