Resume Prinsip-prinsip Dasar Toksikologi Lingkungan
Oleh : Samson Supeno, ST., M.Si
A.
Definisi Toksikologi dan
Toksikologi Lingkungan
Toksikologi merupakan suatu cabang ilmu yang mempelajari tentang racun. Dan
racun dapat didefinisikan sebagai zat yang dapat menyebabkan efek yang
berbahaya bagi makhluk hidup; racun merupakan zat yang bekerja di dalam tubuh
secara kimiawi dan fisiologis yang dalam dosis toksik akan menyebabkan gangguan
kesehatan atau mengakibatkan kematian. Sifat bahan kimia dari racun apabila
masuk ke jaringan tubuh manusia akan mampu merusak sel darah merah dan sistem
saraf. Mengikuti postulat Paracelsus, suatu zat dikatakan beracun atau tidak
bergantung pada seberapa banyak bahan atau zat tersebut. Sehingga di dalam
toksikologi industri yang penting adalah menyatakan seberapa banyaknya sebagai
taksiran beracun, atau tidaknya suatu zat tertentu. Toksikologi juga mencakup
studi mengenai efek-efek berbahaya yang disebabkan oleh fenomena fisik
(Hodgson, 2004: 3).
Sedangkan toksikologi lingkungan merupakan bagian dari ilmu toksikologi
yang membahas mengenai efek-efek toksikan (racun) lingkungan terhadap kesehatan
(makhluk hidup) dan lingkungan. Studi toksikologi lingkungan terkait dengan
pertanyaan bagaimana toksikan lingkungan, melalui interaksinya dengan manusia,
hewan, dan tanaman, memengaruhi kesehatan dan keselamatan organisme hidup
tersebut (Yu, 2005: 1). Dapat dikatakan, toksikologi lingkungan adalah suatu
cabang ilmu yang mempelajari sifat, penyebaran, dan perilaku zat racun
(polutan) di dalam lingkungan, serta efeknya terhadap flora, fauna dan manusia
(Sudarjat & Siska Rasiska, 2006: 1).
Ruang lingkup dan komponen primer yang dipelajari dalam ilmu toksikologi
lingkungan adalah menyangkut masalah: (1) sumber racun—termasuk jenis, jumlah dan
sifatnya; (2) distribusi di dalam media udara, tanah dan air; (3) dan efek
toksisitasnya terhadap flora, fauna (liar), tanaman, hewan ternak, dan manusia
(Sudarjat & Siska Rasiska, 2006: 8).
Toksikologi lingkungan merupakan suatu ilmu multi disipliner yang meliputi
sejumlah ranah studi yang bermacam-macam, seperti genetika, biologi, kimia
(organik, analitis dan biokimia), anatomi, ilmu tanaman, geologi, ilmu
kesehatan masyarakat, fisiologi, mikrobiologi, ekologi, ilmu tanah, hidrologi,
ilmu atmosfer, ilmu statistik, dan ilmu hukum (Yu, 2005: 6).
Toksikologi lingkungan dapat dibagi menjadi dua subkategori: toksikologi
kesehatan lingkungan dan ekotoksikologi. Toksikologi kesehatan lingkungan dapat
didefinisikan sebagai studi mengenai efek-efek merugikan dari bahan-bahan kimia
lingkungan terhadap kesehatan manusia. Sedangkan ekotoksikologi merupakan studi
yang membahas efek-efek kontaminan lingkungan terhadap ekosistem dan
unsur-unsur pokok yang ada di dalam ekosistem (i.e. ikan, burung,
margasatwa, dll) (Leblanc, 2004 :464).
Ilmu-ilmu yang mendukung toksikologi
(lingkungan). Sumber: Landis & Yu (1999)
B.
Klasifikasi Bahan-bahan
Toksik
Sejumlah klasifikasi bahan-bahan toksik:
1.
Berdasarkan organ targetnya: hati, ginjal, sistem hematopoetik, dlsb.
2.
Berdasarkan penggunaannya: pestisida, solven/pelarut, zat aditif makanan,
dll.
3.
Berdasarkan sumbernya: toksin tumbuhan, zootoksin, polutan, kontaminan,
dll.
4.
Berdasarkan efeknya: kanker, mutasi, kerusakan hati, dll.
5.
Berdasarkan keadaan fisiknya: gas, debu, cair logam-logam, radiasi, panas,
getaran, dll.
6.
Berdasarkan keperluan labelnya: mudah meledak, mudah terbakar, menyebabkan
iritasi, radioaktif, mudah menyala, oksidiser, dll.
7.
Berdasarkan kandungan kimianya: aromatic amine, halogenated
hydrocarbon, dll.
8.
Berdasarkan mekanisme biokimiawi: sulfhydril inhibitor,
prosedur methemoglobin.
C.
Sejumlah Definisi yang
Berhubungan dengan Klasifikasi Bahan Toksik
1.
Polusi: pencemaran tanah, air, makanan, atau atmosfer yang disebabkan oleh
sejumlah campuran bahan-bahan yang berbahaya.
2.
Polutan: sejenis bahan (zat) kimia yang terdapat di lingkungan dalam jumlah
tertentu yang sebagiannya merupakan hasil dari aktivitas manusia—berupa gas,
padatan, cairan—yang dapat mencemari lingkungan (polusi). Sifat polutan ini
dapat merusak secara sementara dan dapat merusak dalam jangka waktu yang lama.
3.
Kontaminan: zat yang hadir dalam lingkungan yang bukan tempatnya atau
berada dalam tingkat yang dapat membahayakan kesehatan (akibat adanya aktivitas
manusia); zat (asing) hadir dalam atau pada material dan mempengaruhi satu atau
lebih sifat-sifat bahan. Kontaminan dapat ditemukan di tanah, tanaman, air,
udara, hewan laut, hewan darat, dan burung.
4.
Toksin: racun atau suatu zat tunggal yang dihasilkan dari suatu organisme
yang dapat bercampur dengan fisiologis normal. Sebagian besar toksin termasuk
zat eksogenus yang dihasilkan oleh suatu organisme untuk memberikan efek
merugikan terhadap organisme lain.
5.
Venom: Zat sekresi yang mengandung suatu campuran zat bioaktif, yaitu
enzim, toksin, neurotransmitter, dll; senyawa organik kompleks yang
mengandung sejumlah besar senyawa kimia yang bersifat racun, seperti protein,
enzim, polipeptida. Venom digunakan untuk menangkap mangsa dan sebagai suatu
zat kimia pertahanan untuk melawan predator lain.
6.
Xenobiotik: senyawa kimia yang tidak dihasilkan secara alami dan secara
normal dapat menjadi bagian komponen dari sistem biologi—termasuk di dalamnya
adalah pelbagai jenis kontaminan, seperti pestisida, pupuk, logam yang
bersenyawa, zat nuklir, kosmetik, obat-obatan (Rasiska, 2013: 25-29).
D.
Proses Toksik Zat Racun di
Dalam Lingkungan
Terdapat tiga fase dalam proses toksik senyawa racun di dalam lingkungan,
yakni (1) fase eksposur/pendedahan (exposure phase), (2) fase kinetik (kinetic
phase), (3) fase dinamik (dynamic phase). Fase pendedahan adalah
fase dimana zat racun mulai keluar dari sumbernya. Fase ini meliputi cara
bagaimana lingkungan terkontaminasi oleh bahan pencemar, termasuk kondisi
sumber pencemar (racun). Fase kinetik didefinisikan sebagai fase ketika zat
racun mulai menyebar pada medium fisik, seperti tanah, air dan udara. Fase
dinamik adalah fase dimana zat racun sudah mulai berinteraksi dengan traget
serta menimbulkan efek terhadap target atau reseptor (flora, fauna, ataupun
manusia).
E.
Parameter Tiap Fase
a.Fase
Eksposur
1.
Apakah sumber racun tersebar atau tidak.
2.
Kondisi sumber tercemar (static sources: industri dan pemukiman
penduduk; mobile sources: transportasi—e. mobil,
motor, kereta api, bus, kapal laut, dll.).
3.
Jenis emisi (zat yang dikeluarkan).
4.
Jumlah emisi—termasuk frekuensi dan luas yang tertutup oleh emisi.
b.Fase Kinetik (Beberapa kondisi yang
dialami polutan pada fase kinetik)
1.
Pengikatan di dalam tanah.
2.
Tingkat kelarutan di dalam air (pelarutan bahan pencemar).
3.
Konversi senyawa secara fisiko-kimiawi.
4.
Konversi oleh biologis.
5.
Parameter iklim/cuaca (peruraian polutan oleh alam)
c.Fase Dinamik (Meliputi efek
toksisitas [akut dan kronik] dari bahan pencemar)
1.
Mengenai efek toksisitasnya.
2.
Penyerapan polutan oleh organisme.
3.
Perpindahan polutan dalam tubuh organisme.
4.
Transformasi polutan dalam tubuh organisme.
4.Pengeluaran polutan dari tubuh
organisme.
d.Karakteristik Zat Toksik
Terdapat perbedaan antara zat toksik yang dihasilkan secara alami dengan
yang buatan manusia: (1) Pada umumnya, jumlah zat toksik yang berasal dari alam
lebih sedikit ketimbang buatan manusia; dan (2) penyebaran dan efek yang
ditimbulkan dari sumber zat toksik yang berasal dari alam bersifat global,
sedangkan toksik buatan manusia bersifat lokal—i.e. hanya berada di
areal industri ataupun pemukiman yang terjangkau efek merugikan dari penggunaan
zat toksik tersebut.
Karakteristik penting lainnya dari zat toksik: (1) biokonsentrasi, (2)
bioakumulasi, (3) biomagnifikasi, (4) biotransformasi.
(1) Biokonsentrasi adalah karakteristik
polutan yang dapat terkandung atau terkonsentrasi secara biologis, yang tingkat
konsentrasinya di suatu bagian ekosistem akan lebih besar ketimbang bagian
ekosistem lainnya.
(2)Bioakumulasi adalah proses
akumulasi kimia oleh organisme yang secara dari lingkungan abiotik (air, tanah,
udara, dan dari sumber makanan). Zat kimia yang ada di lingkungan terakumulasi
di dalam tubuh organisme melalui difusi pasif.
(3)Biomagnifikasi adalah proses
perpindahan zat kimia melalui rantai makanan di dalam tingkatan tropik; proses
penambahan konsentrasi polutan secara suksesif di dalam tingkatan tropik
tertinggi dalam rantai makanan.
(4)Biotransformasi merupakan satu dari
dua mekanisme umum dalam mengurangi kadar toksik di lingkungan melalui
organisme. Ada dua kelas dalam reaksi biotransformasi: (1) reaksi katabolik
atau reaksi memecah, dan (2) reaksi sintetik yang menghasilkan metabolik.
e. Jalur Masuk dan Tempat Pemaparan
Jalur utama bahan toksik dapat masuk ke dalam tubuh manusia adalah melalui
saluran pencernaan atau gastro intestinal (menelan/ingesti), paru-paru
(inhalasi), kulit (topical), dan jalur parenteral lainnya (selain saluran
usus/intestinal).
f. Jangka Waktu dan Frekuensi Pemaparan
Ada empat kategori mengenai pemaparan zat kimia terhadap binatang yang
disediakan oleh para pakar toksikologi: akut, subakut, subkronik, dan kronik. Pemaparan akut diberi batasan sebagai
suatu pemaparan terhadap sejenis bahan kimia tertentu selama kurang dari 24
jam. Untuk tiga kategori terakhir dapat dimasukkan ke dalam pemaparan berulang
(repeated exposures). Pemaparan
kategori subakut adalah pemaparan berulang terhadap suatu zat kimia
tertentu dalam jangka waktu satu bulan atau kurang; subkronik untuk jangka waktu satu sampai tiga bulan, dan kronik untuk lebih dari tiga bulan
(Sudarjat & Siska Rasika, 2006: 16-17).
g. Tingkatan Pencemaran Lingkungan
Pencemaran lingkungan dapat didefinisikan sebagai suatu keadaan dimana
organisme hidup, zat, energi dan/ atau sejenis komponen asing masuk atau
dimasukkan ke dalam lingkungan dan/atau terjadinya perubahan kondisi lingkungan
oleh aktivitas manusia ataupun proses alam, sehingga kualitas lingkungan turun
hingga ke tingkat tertentu yang menyebabkan lingkungan menjadi kurang atau
tidak nyaman dan sesuai bagi makhluk hidup (Sudarjat & Siska Rasiska, 2006:
12-13).
Menurut Wright & Olson (1974, seperti dikutip Sudarjat & Siska
Rasiska, 2006: 13), tingkatan pencemaran lingkungan dapat dibagi ke dalam enam
tingkatan, yaitu (1) tingkat tambahan lingkungan (enviromental addition),
(2) tingkat kontaminan lingkungan (enviromental contaminant), (3)
tingkat bahaya lingkungan (enviromental hazard), (4) tingkat polutan
lingkungan (enviromental pollutant), (5) tingkat polusi berbahaya (dangerous
pollution), (6) tingkat bencana/ polusi katastrofik (catastrophic
pollution).
F.
Parameter Tingkatan
Pencemaran Lingkungan
a.Enviromental Addition
1.
Terjadinya kerusakan secara estetika
2.
Air menjadi keruh
3.
Adanya sampah organik
4.
Kondisi lingkungan sangat mudah pulih kembali
b.Enviromental Contaminant
1.
Kerusakan biologis sudah dapat dideteksi
2.
Kematian beberapa biota air
3.
Kondisi lingkungan masih mudah dipulihkan kembali
c.Enviromental Hazard
1.
Terjadi kerusakan pada struktur ekosistem
2.
Kondisi ini mengundang perhatian banyak ahli
3.
Berpotensi untuk pulih kembali
d.Enviromental Pollutant
1.
Polutan masuk ke dalam lingkungan yang menyangkut kepentingan masyarakat
2.
Menyebabkan terjadinya kematian organisme
3.
Indeks keragaman jenis organisme hidup menurun sehingga ekosistem menjadi
tidak stabil
e.Dangerous Pollution
1.
Polutan masuk ke dalam lingkungan dan telah menimbulkan kerusakan biologis
yang berat
2.
Memerlukan tindakan pemulihan secara efektif
3.
Memerlukan dukungan pemerintah dan masyarakat secara serius
f.Catastrophic Pollution
1.
Polutan yang masuk ke dalam lingkungan memiliki toksisitas tinggi, dengan
konsentrasi yang meningkat terus-menerus
2.
Sulit dilakukan pemulihan lingkungan secara tepat
Klasifikasi tingkatan pencemaran lingkungan merupakan hal yang sangat
penting untuk menentukan sejumlah kebijakan yang harus diupayakan untuk
mencegah, mengendalikan hingga mengatasi pencemaran yang terjadi (Sudarjat
& Siska Rasiska, 2006: 13; Rasiska, 2013: 40).
Referensi:
Hodgson, Ernest, “Introduction to Toxicology”, in Hodgson, Ernest (ed.).
2004. A Textbook of Modern Toxicology (third edition). New Jersey: John Wiley
& Sons, Inc., Hoboken. p. 1-8.
Rasiska, Siska. 2013. Memahami Permasalahan di Lingkungan dan Produk
Pertanian (modul ajar). Jatinangor: Universitas Padjadjaran, Fakultas
Pertanian, Program Studi Agroteknologi, Jurusan Hama dan Penyakit Tumbuhan.
Hlm. 1-19 & 29-40.
Sudarjat dan Siska Rasiska. 2006. Toksikologi Lingkungan dan Produk
Pertanian (bahan ajar). Jatinangor: Universitas Padjadjaran, Fakultas Pertanian,
Program Studi Agroteknologi, Jurusan Hama dan Penyakit Tumbuhan. Hlm. 1-22.
Yu, Ming-Ho. 2005. Environmental toxicology: Biological and Health Effects
of Pollutants (second edition). New York: CRC Press. p. 1-10.