2 TINJAUAN PUSTAKA
2.5 Radionuklida Alam 238 U dan 232 Th di Lingkungan Perairan
2.5.2 Radionuklida alam 238 U dan 232 Th pada organisme
tumbuhan)
Telah diketahui dengan baik bahwa organisme laut dapat mengkonsentrasi beberapa radionuklida alam sehingga dapat diperoleh informasi penting yang sangat bermanfaat bagi studi dalam bidang radioekologi. Limbah dari hasil produk industri yang masuk ke lingkungan perairan laut akan memberikan pengaruh yang besar terhadap organisme perairan. Selain logam berat, bahan pencemar lain yang masuk ke perairan laut yaitu radionuklida yang berasal dari limbah industri, apabila bahan tersebut diserap oleh organisme perairan akan mengakibatkan terjadinya kerusakan pada sel-sel dalam tubuh yang menyebabkan kematian atau pengaruh mutagen. Unsur radionuklida alam dapat masuk ke
dalam komponen biotik perairan pesisir melalui mekanisme penyerapan air, sedimen atau organisme lain secara ingesti (Michael 1994 in Mellawati 2004), dan ditransfer sebagai elemen-elemen dalam rantai makanan (Strezov dan Nonova 2009).
Uptake radionuklida oleh biota terjadi oleh sejumlah mekanisme dari fase larutan dan partikulat. Uptake oleh produsen utama, contohnya fitoplankton, terjadi dari larutan melalui adsorpsi permukaan dan metabolisme. Kontaminasi permukaan oleh partikulat dapat juga terjadi dengan makro-algae. Mekanisme
uptake utama untuk organisme invertebrata dan vertebrata adalah melaui
konsumsi makanan (pencernaan). Namun, untuk beberapa invertebrata yang detrital filter/sedimen-feeder, pada umumnya, secara langsung melibatkan partikel radionuklida. Respirasi juga melibatkan intake radionuklida fase larutan (dan partikel). Kontaminasi radionuklida pada organisme darat dapat juga terjadi dengan memakan organisme perairan (Warner dan Harrison 1993).
Hasil-hasil penelitian menunjukkan bahwa zat kimia tertentu (misalnya radionuklida) memiliki kemampuan terkonsentrasi dalam tubuh organisme (biokonsentrasi) secara langsung dari air laut, dan akan dibioakumulasi dan biomagnifikasi melalui rantai makanan, mengakibatkan organisme pada trofik level lebih tinggi menjadi terkontaminasi zat kimia pencemar dengan konsentrasi yang lebih tinggi daripada mangsanya (Hall 2002). Biokonsentrasi adalah pengambilan zat kimia pencemar melalui jaringan epitel atau insang organisme, dan konsentrasi zat kimia pencemar berikutnya dalam jaringan organisme ke tingkat yang melebihi konsentrasi ambient lingkungan. Bioakumulasi adalah proses dimana konsentrasi zat kimia pencemar dalam organisme meningkat dengan umur dan ukuran organisme. Biomagnifikasi adalah proses dimana konsentrasi zat kimia pencemar meningkat dalam organisme secara berturut-turut pada trofik level lebih tinggi, atau secara ringkas yaitu peningkatan konsentrasi zat kimia pencemar ke level lebih tinggi dari rantai makanan (Campbell et al. 1988; Hall 2002).
Biokonsentrasi, bioakumulasi, dan biomagnifikasi zat kimia pencemar dalam biota laut merupakan proses yang dinamis yang mencakup banyak variabel yang saling berhubungan. Sebagai contoh, yaitu karakteristik zat kimia (sifat
hidrofobik, lifofilik, dan resistensi terhadap degradasi), faktor lingkungan (salinitas, suhu, konsentrasi zat kimia organik yang lain, dan potensial redoks), faktor biotik (tipe makan organisme, posisi pada trofik level, konsentrasi lemak, dan metabolisme), dan ketersediaan secara biologis (bioavailability) (masukan zat kimia, mekanisme transport, derajat kontaminasi) (Hall 2002).
Model linier sederhana faktor konsentrasi (CF) adalah suatu model dua bagian
(two-compartment) yang umumnya digunakan oleh ahli ekologi untuk
menggambarkan bahan pencemar yang masuk dalam suatu ekosistem. Bagian donor (misalnya air laut) menyediakan radionuklida ke bagian penerima (misalnya tulang dan daging ikan) (Pyle dan Clulow 2008). Perbandingan antara konsentrasi aktivitas dalam organisme dan lingkungan perairan didefinisikan sebagai faktor konsentrasi (CF) (Warner dan Harrison 1993). Persamaan linier sederhana CF dihitung dengan rumus (Pyle dan Clulow 2008):
= ... (7) Keterangan:
Rj = konsentrasi radionuklida dalam jaringan
Rl = konsentrasi radionuklida di lingkungan
Faktor biomagnifikasi (BMF) adalah rasio konsentrasi bahan pencemar pada satu trofik level ke trofik level berikutnya yang dihitung berdasarkan berat lemak (Hall 2002).
Faktor konsentrasi biota laut jenis moluska untuk beberapa jenis unsur radioaktif adalah relatif tinggi, yaitu mencapai 200, sedangkan pada ikan 5. Masuknya radionuklida alam primordial ke jaringan organisme akan mengakibatkan kerusakan gen-gen dalam kromosom. Hal ini terjadi karena adanya perubahan genetik dan deformasi pada kromosom dan menyebabkan kanker atau kelainan fungsi organ (Michael 1994 in Mellawati 2004). Ikan yang menyukai tinggal pada permukaan dasar perairan akan menerima dosis radiasi lebih banyak dibandingkan dengan yang tinggal di permukaan perairan.
a. Kerang
Evaluasi tingkat radioaktivitas perairan laut tidak hanya didasarkan pada pengukuran secara langsung terhadap komponen-komponen abiotik, tetapi juga
pada pengukuran terhadap kelimpahan dan kemampuan menyerap radionuklida dalam organisme perairan tertentu. Bioakumulasi bahan pencemar bersifat isotop oleh jaringan dan organ organisme perairan telah dan terus dipelajari secara luas dan mengantarkan pada adobsi konsep bioindikator untuk memperkirakan kualitas lingkungan (Florou et al. 2004). Keberhasilan pemanfaatan kerang untuk monitoring pencemaran laut telah ditunjukkan dalam U.S. Mussel Watch
Programs di tahun 1970an dan 1980an (Tkalin et al. 1998). Kerang-kerangan
dikenal secara luas sebagai organisme bioindikator pencemaran karena dapat mengakumulasi bahan pencemar dalam jaringannya pada elevasi tingkatan yang berhubungan dengan bahan pencemar yang tersedia secara biologi dalam lingkungan perairan. Dengan kata lain, mereka digunakan untuk menunjukkan respon yang cepat terhadap kontaminasi radionuklida yang masuk (penambahan) ke ekosistem (Florou et al. 2004).
Bivalvia deposit feeder berhubungan langsung dengan sedimen, dan memiliki kemampuan untuk mengakumulasi bahan pencemar dari interstitial water melalui penyaringan makanan pada sedimen. Faktor konsentrasi dalam kaitan dengan sedimen pada umumnya lebih tinggi untuk makro-invertebrata yang sessile
daripada organisme akuatik lain, karena pergerakannya terbatas, sehingga makro- invertebrata sering digunakan sebagai monitoring secara biologi terhadap pencemaran logam berat maupun radionuklida (Campbell et al. 1988). Transfer radionuklida dari sedimen ke organisme dan ke manusia merupakan jalur penting dimana radionuklida dapat mencapai manusia. Spesies kerang yang umumnya digunakan untuk monitoring radioaktivitas lingkungan di lokasi sumber radionuklida (PLTU dan fasilitas nuklir) adalah Mytilus edulis (untuk habitat estuari) dan Septifer virgatus (ditemukan di habitat laut terbuka) (Tateda dan Koyanagi 1986).
b. Rumput laut
Kemampuan rumput laut dalam menyerap radionuklida dengan konsentrasi yang sangat rendah di air laut merupakan alasan sehingga pada awal 1960 digunakan sebagai biomonitor. Rumput laut telah digunakan secara luas sejak program monitoring terhadap buangan radioaktif (Goddard dan Jupp 2001). Algae laut terdistribusi dengan baik di sepanjang pesisir dan dapat dijumpai dalam
jumlah yang banyak, sehingga banyak studi yang telah dikerjakan di seluruh dunia untuk mendeskripsikan karakteristik spesies algae untuk kandungan kimia, elemen kelumit, dan radionuklida. Spesies makrofita (tumbuhan air makro) merupakan salah satu bioindikator paling tepat untuk menentukan konsentrasi radionuklida dan logam di ekosistem laut dan memainkan peranan utama dalam rantai makanan. Makroalgae tersebut beradaptasi terhadap perubahan kondisi yang berbeda dari habitat dan dapat ditemukan baik itu diwilayah yang bersih maupun terkontaminasi. Banyak studi tentang pencemaran lingungan yang menunjukkan penggunaan spesies-spesies makroalgae secara luas untuk memonitor pencemaran laut di berbagai wilayah. Ceramium sp. dan Cystoseira
sp. merupakan spesies yang paling banyak dipelajari dan kemampuan mereka dalam mengakumulasi radionuklida dan logam telah diketahui dengan baik juga (Strezov dan Nonova 2009).
Manjon et al. (1995) in Goddard dan Jupp (2001) mengukur radioaktivitas di dalam contoh rumput laut dan lamun dari pantai Andalusia di Spanyol. Bhat et al.
(1981) in Goddard dan Jupp (2001) menganalisis kandungan radionuklida, 137Cs, di rumput laut yang ditemukan di dekat stasiun tenaga nuklir di sepanjang pantai India di Laut Arab. Goddard dan Jupp (2001) mengukur kandungan radionuklida dalam rumput laut dan lamun di sekitar pesisir Oman dan United Arab Emirates. Tabel 7 menunjukkan data rata-rata minimum aktivitas yang dapat terdeteksi
(minimum detectable activity/MDA) berdasarkan rata-rata ukuran sampel 45 gram
yang terjadi dari buatan manusia dan alami (dalam Bq/kg berat kering). Sampel yang lebih besar kurang lebih 200 gram menunjukkan nilai MDA yang lebih kecil setengahnya (Goddard dan Jupp 2001).
Rumput laut hijau/algae hijau (green seaweeds) diketahui dapat mengkonsentrasi 137Cs lebih dari pada varietas coklat (Manjon et al. 1995 in
Goddard dan Jupp 2001). Hasil penelitian Goddard dan Jupp (2001) menyetujui pernyataan tersebut: rata-rata konsentrasi 137Cs dalam Chlorophyta adalah 3,3 Bq/kg dan dalam Phaeophyta adalah 1,8 Bq/kg. Algae hijau B. plumosa
mengakumulasi radionuklida alam tiga kali lebih tinggi daripada contoh algae lain di Laut Hitam, Bulgaria (Strezov dan Nonova 2009).
Mekanisme akumulasi 234Th atau 7Be dalam algae berbeda dengan hewan laut. Pada umumnya, pengayaan radionuklida dalam rumput laut dapat berkaitan dengan adsorpsi dan absorpsi, dimana termasuk di dalamnya yaitu penempelan secara fisik (physical attachment) dan adhesi, ionic exchanges oleh alginic acid, atau membran transport secara biologi (biological membrane transport) (Ishikawa
et al. 2004).
Tabel 7. Minimum aktivitas yang dapat terdeteksi (MDA) untuk radionuklida yang terjadi dari buatan manusia atau dari alami
Radionuklida alam (NORM) MDA (Bq/kg) 234 Th 40 234Pa 2,2 230 Th 440 226 Ra 8,0 214 Pb 1,9 214 Bi 2,9 210 Pb 250 235 U 0,5 231 Th 3800 231 Pa 3300 227 Th 5,1 223 Ra 3,5 219 Rn 5,3 228 Ac 6,6 228 Th 49 224 Ra 20 212 Pb 1,3 212 Bi 1,3 208 Tl 1,5 40 K 13
Sumber: Goddard dan Jupp (2001) Radionuklida buatan MDA (Bq/kg) 54 Mn 1,1 58Co 1,0 60 Co 1,9 65 Zn 3,0 95 Zr 1,8 110m Ag 0,8 134 Cs 0,7 137 Cs 0,7 144 Ce 3,1 51 Cr 5,1