Pendahuluan 12/12/2010. Perlu adanya evaluasi dampak suatu toksikan terhadap organisme saltwater yang penting bagi manusia

Oleh Maritza Hanif– 25309021 Ika Nuryuni Kartika‐ 25309022

Pendahuluan



Lautan mencakup 70% dari luas permukaan 

bumi



Memiliki keanekaragaman hayati tinggi dari 

zona estuari hingga lautan lepas



Semua bahan kimia secara langsung maupun 

tidak langsung akan menjangkau perairan laut

Perlu adanya evaluasi dampak suatu toksikan terhadap  organisme saltwater yang penting bagi manusia

Pendahuluan

 Aturan mengenai saltwater testing di USA : ‐ Federal Insecticide, Fungicide, and Rodenticide Act  (FIFRA), g , ‐ Clean Water Act  (CWA) ‐ The Marine Protection, Research, abd Sanctuaries Act  (MPRSA) ‐ The Toxic Substance Control Act  (TSCA)  Ratusan spesies telah digunakan untuk uji toksisatas  l k k b f saltwater, namun karena  keterbatasan informasi mengenai  diet, penyakit,maupun life history dari spesies tersebut  hanya sedikit tes yang dilakukan dengen  mempertimbangkan standard

General Procedur

 Standar uji toksisitas untuk saltwater  : ‐ Uji toksisitas akut, uji jangka pendek selama 4 hari atau  kurang untuk memperoleh LC50 atau EC50 kurang untuk memperoleh LC50 atau EC50, ‐ Uji jangka panjang early life stage (ELS)  selama 28 hari  atau lebih,mengamati efek kimia pada fase telur hingga  perkembangan awal  LOEC, NOEC, MATC ‐ Full life cycle test selema 2 – minggu (invertebrata) dan  minimal 6 bulan (ikan)  Metode uji toksisitas untuk saltwater dikeluarkan oleh  ASTM, APHA/AWWA/WPCF, dan U.S. EPA  Table 1 (Buku) ASTM, APHA/AWWA/WPCF, dan U.S. EPA  Table 1 (Buku) berisi prosedur : ‐ Organisme uji ‐ Durasi eksposur ‐ Kondisi eksposur  (static, static renewal, flow through) ‐ End point

General Procedur



Mirip dengan metode untuk fresh water   uji 

toksisitas akut dan kronis



Prosedur meliputi : desain uji  dan kontrol(5 atau 

lebih konsentrasi perlakuan), monitoring  

dampak biologis, kualitas air, dan analisa kimia 

(jika diperlukan untuk satu jenis bahan kimia).



Perbedaan dengan freshwater : jenis organisme 

uji yang digunakan, dilution water, dan 

monitoring salinitas selama uji berlangsung.

Organisme Uji

Algae dan Macrophyte

Beberapa jenis yang sering digunakan : Skelenotema  costatum, Nitzschia punctata, Dunaliella tertiolecta Pada saltwater, penggunaan Algae dan macrophyta  masih tergolong baru, termasuk didalamnya alga  merah dan microalga.  Dibahas lebih lanjut pada bab tersendiri

Cnidarians



Meliputi  : Hydras, ubur‐ubur, anemon laut, dan 

koral. 



Karbe et al. (1984) melakukan uji toksisitas 

menggunakan hidroid jenis Laomedea flexuosa dan 

Eirene viridula, melihat efek polutan terhadap 

kecepatan pertumbuhan dan perubahan morfologi  

hidran

Prosedur untuk hidroid (Karbe et al., 1984)

 Koloni hidroid ditumbuhkan pada piringan kaca   (satu koloni  masing‐masing piringan)  Larutan uji disaring terlebih dahulu  Larutan uji disaring terlebih dahulu  Pada awal tes, polip pada tiap‐tiap koloni direduksi dengan cara  dibedah hingga hanya tersisa 10 polip  Masing‐masing piringan uji terdiri atas satu perlakuan, minimal  pengujian terdiri atas 5 perlakuan dengan kontrol.  Larutan uji diaerasi dan dijaga suhunya tetap 20oC, durasi tes  minimal 2 minggu minimal 2 minggu  Pakan : E. Viridula     Artemia salina umur 3 hari dua kali seminggu L. Flexuosa  setiap hari  Koloni dihitung pada awal tes, atau minimal pada akhir minggu

 Pengamatan  : L. Flexuosa  pertumbuhan hidran dan polip  (gonozoid) E. Viridula    efek morfologis  Pertumbuhan hidran dapat mengalami gangguan seperti Pertumbuhan hidran dapat mengalami gangguan seperti  tampak pada Figure 2. Terdapat 6 level efek kerusakan yang  terjadi.  Efek dianggap signifikan jika terdapat 20% koloni yang terkena  dampak  EC201, EC202, EC203, dst.    Gangguan pada pertumbuhan hidran sulit digambarkan   pertumbuhan gonozoid  pertumbuhan gonozoid  Gonozoid meningkat jika organisme mengalami stress  Beberapa bahan yang memicu pertumbuhan gonozoid (Karbe  et al.,1984) yaitu sianida, tembaga, cadmium, merkuri, dan  seng.

Prosedur untuk coral (Standar Methods)  Coral penting dalam ekosistem karang. Spesies paling  banyak digunakan Acropora cervicornis (Atlantik) dan  Acropora formosa (Indo‐Pasific). Jenis lain  Table 3.p f ( ) 3 • Minimal 20 koloni coral dengan ukuran seragam,  direkomendasikan 10 g berat basah • Pelarut memiliki salinitas antara 33‐35 ppt • Dilakukan pada kondisi flow through  pergantian larutan  • Dilakukan pada kondisi flow through, pergantian larutan  berlangsung setiap jam,suhu 27±1o_{C, DO 10%, pH antara 8,1 –} 8,4 • Ketinggian larutan diatas coral min 2 cm, dengan paparan  selama 12 jam terang dan 12 jam gelap. • Efek : Lethal dan sublethal • Kematian koloni tampak dari perubahan warna menjadi  opaque,coral akan hancur setelah beberapa jam setelah  kematian  LC50 • Tes dianggap valid jika koloni ≥ 90% mampu bertahan pada  kontrol

Rotifer (1)

 Alasan : mudah diperoleh dan ekonomis Contoh  Brachionus plicatilis (tersebar di kawasan  estuari) estuari)  Telur B. Plicatilis akan menetas dengan   menempatkannya pada air berkadar garam 15% dan  diinkubasi pada suhu 25o_{C , intensitas cahaya yang}  digunakan antara 1000 – 3000 lux. Telur akan  menetas setelah 22 jam. Hewan yang menetas pada  waktu antara jam ke 0 – 2 digunakan untuk tes

Rotifer (2)

Uji Toksisitas Akut  Dilakukan pada kondisi steril, wadah : polystyrene tissue  culture plate culture plate  Dilakukan menggunakan 1 ml larutan uji dengan 10 ekor  neonates rotifer, triplikat.  Umumnya tes dilakukan pada 5 variasi konsentrasi disertai  kontrol, salinitas air  yang dipakai 15 % dan 30%.  Inkubasi dalam gelap, suhu 25o_C  Hewan tidak diberi makan selama tes W k   ji   j   l h  k i  h  dihi    Waktu uji 24 jam, setelahnya kematian hewan dihitung  LC50  Pada akhir uji LC5 dihitung, dengan mengamati ada tidaknya  gerakan selama 5 – 10 detik, hewan berubah warna dari  transparan menjadi opaque  Tes dianggap valid jika kematian pada kontrol ≤ 10%

Copepods (1)

 Alasan : Distribusi luas,  salah satu spesies paling  melimpah di kawasan pesisir,dapat mewakili  zooplankton  siklus hidup pendek zooplankton, siklus hidup pendek Contoh  Acartia tonsa melimpah di pantai, siklus hidup hanya 3 minggu  pada 25o_{C, umum digunakan untuk menguji material}  tumpahan kapal, buangan ke laut, oil dispersant,  untuk uji akut dan kronis

Copepods (2)

Uji Toksisitas Akut (Gentile and Sosnowski, 1978

)

 Dilakukan pada flat‐bottom borosilicate glass crystaline   Dilakukan pada flat‐bottom borosilicate glass crystaline  dishes yang diisi larutan uji 100 ml dan 15 ekor copepods  dewasa, triplikat u/ masing‐masing perlakuan  Kedalaman larutan ≥ 2 cm  Masing‐masing cawan 15 hewan dewasa, dilakukan  selama 96 jam, dimonitor setiap hari  Tes diterima jika kematian pada kontrol ≤ 15%.   Hewan tidak diberi makan selama uji  Kebanyakan digunakan untuk static test, tapi dapat juga  digunakan untuk flow through.

Anelida (1)

 Berada di dasar perairan, sensitif terhadap polutan Contoh  N. arenaceodentata (mudah dikultur di  l b t i ) laboratorium)

Anelida (2)

Akut Tes (96 jam)  Umur  hewan uji : 2 – 3 bulan  Hewan uji (min. 10 ekor) dimasukkan pada test chamber  berisi 100 ml larutan uji.  Setiap hewan harus diperiksa dibawah mikroskop untuk  melihat ada tidaknya cacat, pada hewan betina dilihat  perkembangan telur.  Salinitas larutan uji disesuikan dengan jenis cacing  Suhu yang digunakan 20 ± 1o_{C, faktor pencahayaan}  di b ik diabaikan  Hewan tidak diberi makan selama uji, diamati setiap hari  Hewan mati dikeluarkan  tidak ada gerakan, penampakan  pucat, everted proboscis  Uji diterima jika kematian hewan pada kontrol tidak lebih  dari 10%.

Anelida (3)

Life Cycle Tes

 Menggunakan juvenil, umur 1 bulan

 Dilakukan pada kondisi static  static renewal  namun dapat 

 Dilakukan pada kondisi static, static renewal, namun dapat  juga dilakukan pada kondisi flow through  4 ekor cacing ditempatkan pada larutan uji sebanyak 2500 ml.  Salinitas 30 dan 35%. Replikasi sebanyak 10 replika  Suhu pengujian 20 ± 2o_{C, pencahayaan 16 jam dan 8 jam}  gelap.  Diberikan aerasi yang rendah untuk menjaga kandungan  oksigen oksigen  Kematian diamati setiap hari  Pada 15 hari awal, diamati adanya telur yang tumbuh.  Uji diakhiri apabila dalam pengamatan ditemukan  pertumbuhan telur pada larutan kontrol.  Uji dianggap tidak sah apabila hewan uji gagal menghasilkan  telur

Mysid

 Alasan : Berdampak signifikan terhadap ekologi,siklus   hidup pendek, tercatat memiliki sensitivitas tinggi Jenis  Palaomonetes pugio (Tyler‐Schroeder  1979) Jenis  Palaomonetes pugio (Tyler‐Schroeder, 1979)  Tes dilakukan terhadap hewan umur 24 jam – 5/6 hari  Hewan diberi makanan selama tes (brine shrimp nauplii)  sifat kanibal  Digunakan untuk life cycle test

Uji kronis (28 hari)

 Harus dilakukan pada kondisi flow through  Tes dimulai sejak fase postlarval (umur ≤ 24 jam)  dilanjutkan hingga dewasa (10‐12 hari), diakhiri dengan  evaluasi keberhasilan reproduksi dan diamati dampaknya p p y pada kemampuan bertahan hidup  Hewan harus diberi makan dengan kandungan fatty acid   yang mencukupi untuk meningkatkan kemampuan  bertahan hidup dan menghasilkan anakan.Jumlah anakan  dihitung.  Pada fase dewasa hewan betina akan menghasilkan telur,  perut hewan akan membesar dan berwarna gelap. Pada  fase ini hewan jantan dan betina dikawinkan fase ini hewan jantan dan betina dikawinkan  Saat anakan  dilahirkan, harus dilakukan penghitungan.  Evaluasi dampak toksikan terhadap hewan generasi 2  dapat dilakukan dengan mengambil anakan yang mewakili  dari masing‐masing test chamber. Kemudian diletakkan  pada chamber yang terpisah dan diamati kemampuannya  untuk bertahan selama 96 jam.  Pertumbuhan udang generasi 1 dievaluasi dengan mengukur  panjang tubuh, berat kering/basah hewan uji saat tes berakhir  (ukuran tubuh jantan dan betina berbeda)  Uji diterima jika : 1. ≥ 70% generasi pertama dapat bertahan pada larutan kontrol 2 ≥ 75%  betina dari generasi pertama pada larutan kotrol   2. ≥ 75%  betina dari generasi pertama pada larutan kotrol   dapat menghasilkan anakan 3. Jumlah rata‐rata betina pada generasi pertama pada larutan  kontrol ≥ 3. Keberhasilan reproduksi  jumlah anakan yang diproduksi betina  selama tes  Masalah yang mungkin timbul   Masalah yang mungkin timbul : ‐ Kehilangan hewan dewasa karena melompat ke luar  DO  rendah, pencahayaan ‐ Kekurangan asupan fatty acid  reproduksi buruk Pemasangan barier, DO ditingkatkan, pengaturan intensitas  pencahayaan, peningkatan kualitas pakan

Uji  Kronis  Jangka Pendek (7 hari)  Harus dilakukan pada kondisi flow through  Tes dimulai sejak fase postlarval (umur ≤ 24 jam) ,hewan  dikumpulkan dan dipelihara pada pelarut bersuhu 26 – dikumpulkan dan dipelihara pada pelarut bersuhu 26  27oC selama 7 hari  Hewan diberi pakan shrimp naupli yang baru menetas   Dilakukan pada kondisi static renewal (US EPA, 1988) • 5 ekor post larval mysid ditempatkan dalam test chamber  yang dibuat dengan 8 replika • Larutan pada test chamber sebanyak 150 ml, diperbaharui  setiap hari  Kemampuan mysid bertahan hidup dipantau  setiap hari. Kemampuan mysid bertahan hidup dipantau  setiap hari, hewan yang mati  dan kelebihan makanan  segera dikeluarkan  • Evaluasi akhir = jumlah hewan yg immature,jenis kelamin  hewan yang immature, ada tidaknya telur

Molusca

 Jenis : tiram, kerang, dan remis Testing dibagi 2 jenis 

a. Untuk efek uji pada bivalve larva/ bivalve embrio b. Untuk pertumbuhan dan pembentukan kerang baru

Molusca ‐ Uji pada embrio/larva bivalve

Jenis: hardshell clam, Mercenaria mercenaria (Eastern  )  C   i  ( ifi   )  d  M il   oyster), Crassostrea gigas (pacific oyster), dan Mytilus  edulis (remis biru). Tes dilakukan pada embrio yang baru saja dibuahi dan  berakhir 48 jam kemudian setelah embrio berkembang   hingga tingkatan trochopore dan bermetamorfosis  menjadi bentuk hinged veliger larvae. Tingkat keberhasilan dari proses perkembangan dengan   cara membandingkan jumlah larva yang hidup (kerang  yang berkembang sempurna/kontrol) dengan jumlah  larva yang hidup (perlakuan).

 Bivalve dewasa pada masa matang dapat dengan mudah  bertelur selama beberapa waktu dalam setahun (semi  bertelur selama beberapa waktu dalam setahun (semi  hingga panas).  Proses bertelur dapat diinduksi dengan proses biologis,  kimia, dan perangsang fisik.   Untuk menelurkan, bivalve dewasa harus diletakkan  terpisah dalam wadah dengan volume air uji bersih yang  cukup untuk menutup mereka.p p  Suhu air dijaga agar meningkat 5‐10 C diatas suhu  kelembaban.  Perangsang tambahan dapat dimasukkan  saat stimulasi  thermal ‐> pembunuh sperma (heat).  Fertilisasi lebih berhasil jika sperma didapat dari telur  l i alami.  Total jumlah telur yang ada harus dikalkulasi untuk  menentukan jika ada jumlah yang cukup untuk  pengujian.   Uji ini dilakukan setidaknya dengan pengulangan 3x  untuk tiap kontrol dan uji perlakuan. Setidaknya uji  perlakuan terdiri dari 5 macam. 

Molusca – Oyster Shell Deposition Test

 Untuk mengukur deposisi pertumbuhan kerang baru oleh  eastern oyster muda selama 96 jam masa terpapar.   Jumlah deposisi tersebut dapat dihubungkan dengan  jumlah tingkat stres akibat terpapar bahan kimia.  Berdasarkan 2 prinsip:  (1) deposisi sekeliling dari kerang baru dapat  dimaksimalkan dengan memindahkan kembali seluruh  kerang baru atau kerang tipis.  (2) bahan kimia berbahaya akan secara langsung  mengurangi aktivitas pemompaan (mengurangi tingkat  deposisi kerang).  Uji ini menggunakan tiram muda berukuran 25‐50 mm  (bersih dari organisme epizootic) (bersih dari organisme epizootic).  Temperatur antara 15‐30 C pada unfiltered saltwater  dengan tingkat salinitas 10‐30 %.  Membutuhkan arus yang cukup untuk mendapatkan  pertumbuhan kerang yang memadai.  Pertumbuhan dapat menurun pada paparan dengan suhu  dan/atau salinitas melebihi batas di atas (Galtsoff  1964) dan/atau salinitas melebihi batas di atas (Galtsoff, 1964).  Persentase penurunan pertumbuhan kerang tiram  dihitung berdasarkan rata‐rata pertumbuhan kerang  baru dari kontrol tiram‐> EC50 (analisis statistik dengan  konsentrasi uji berbeda).

Decapoda

 Spesies paling sering digunakan diantara crustacea untuk  ji  k i i    k i  k i l uji toksisitas ‐> kepentingan komersial.  Sensitif terhadap bahan kimia.   Dari 4 tingkatan hidup (larvae, megalop, juvenile, adult),  yang paling sering digunakan adalah tingkatan adult dan  juvenile.   Kesulitan dalam pengukuran early life stage dan Kesulitan dalam pengukuran early life stage dan  mengikuti metoda standar (APHA, 1992 dan ASTM,  1993b).

 Prosedur spesial dibutuhkan untuk penanganan dan  ji    kh   i k  l  d   pengujian crustacea khususnya tingkatan larva dan  megalop.  Uji akut menggunakan 5/6 konsentrasi uji kimia dengan  pengadaan kontrol.  Minimum 10 hewan uji per perlakuan.  Masalah kanibal ‐> pemisahan hewan ujiMasalah kanibal   pemisahan hewan uji

 Masalah lain: teknik penanganan dan diet spesial untuk  memastikan kelangsungan hidup, pertumbuhan dan  perkembangan.

Decapoda – Grass Shrimp

 Biasa berganti kulit dan tingkat perkembangan yang  membuatnya tak terlihat dalam produksi larva yang  cukup untuk uji tingkatan individual ‐> uji akut untuk  early life stage diawali dengan larva pada umur tertentu  (bukan individual life stage).  Mayoritas bermetamorfosis menjadi postlarvae selama  18‐21 hari (25 C).  Rekomendasi (Tyler‐Schroeder, 1978): pengujian pada y , 97 p g j p saat hewan berusia 1 hari dan 18 hari.

 Larva didapat dari mengisolasi 3 ekor betina subur per 8  i hi  d h k l   l   d   L  l fil i  inchi wadah kultur gelas pada 1L saltwater terfiltrasi  (salinitas 15‐25 %) ‐> 17‐25 wadah dibutuhkan untuk per  uji akut.   Pengulangan sebanyak 3x per perlakuan untuk  menunjukkan penampakan tiap grup umur dari larva.  Uji dilakukan pada suhu 25 C pada keadaan gelap atau 12  jam terkena matahari dan 12 jam tidak terkena.   Kontrol untuk mortalitas < 10 % (tes penerimaan).  Efek terhadap proses reproduksi: jumlah betina subur,  produksi telur, dan keberhasilan penetasan embrio.

Echinoderma

 Jenis: sea urchin ‐> uji akut dengan standar prosedur  k  ji  k i i untuk uji toksisitas.  Untuk mengetahui efek potensial dari bahaya bahan  kimia pada masa fertilisasi sea urchin.  Dibahas pada Chapter 6.

Ikan

 Spesies ikan yang sering digunakan untuk uji toksisitas  (US): Sheepshead minnow (Cyprinodon variegatus), dan  inland silverside (Menidia menidia / M. Beryllina).   Sheepshead minnow ‐> uji toksisitas siklus hidup penuh  Menidia spp. muda sangat sensitif untuk ditangani dan  persyaratan bertelur membuat uji kronik penuh sulit  dilakukan.

 Uji kronik short‐term dilakukan pada sheepshead minnow dan  inland silverside untuk pengujian effluen ‐> menentukan efek 

d  k b l  d   t b h   pada keberlangsungan dan pertumbuhan.   Uji diawali dengan larva ikan (usia sama) dan meletakkan ikan  selama 7 hari dibawah kondisi renewal.  Uji inisiasi pada larva Sheepshead minnow selama < 24 hari,  dan inland silverside diantara 7‐11 bulan.  Selama 7 hari paparan, ikan diberi makan brine shrimp nauplii hid p hidup.  Pengujian dilakukan pada suhu 25 ± 2 C di saltwater dengan  salinitas 20‐32 % (sheepshead minnow) dan 5‐32 % (inland  silverside).

 Selama proses renewal dilakukan pembuangan brine  h i  k  d   ih  l i     k  shrimp, kotoran dan serpihan lain ‐> untuk  mempertahankan kualitas air.  Larva yang bertahan hidup diperiksa setiap hari.   Kriteria untuk penerimaan dari uji ini meliputi: (1) rata‐rata larva kontrol yang bertahan hidup ≥ 80 % (2) rata rata berat kering dari larva kontrol sheepshead  (2) rata‐rata berat kering dari larva kontrol sheepshead  minnow tak terpelihara ≥ 0,6 mg atau ≥ 0,5 mg untuk  inland silverside tak terpelihara.

DEVELOPING COMMUNITY TESTS

 Didesain  untuk mengetahui dampak dari senyawa kimia  d  k i  b k b  ( l i  i ) d i  pada komunitas berkembang (multi spesies) dari  organisme bentos di estuary.  Uji ini dapat digunakan untuk menguji secara luas  varietas  dari organisme non‐standar saat tingkatan awal  dan masa sensitif perkembangan mereka.  Uji ini telah dilakukan dalam pengujian polychlorinated  biphenyl (PCB), beberapa insektisida dan biosida,  herbisida, lumpur bor, dan komponennya, serta  barit.

 Terdiri dari substratum yang terpapar selama waktu 7‐16  minggu hingga rangkaian perlakuan termasuk kontrol dan  minggu hingga rangkaian perlakuan termasuk kontrol dan  3‐5 perlakuan uji substansi.  Pada saat akhir masa tiap paparan, substratum disaring  dengan saringan 1 mm mesh dan seluruh  makhluk  makroinvertebrata bentos diidentifikasi dan dihitung.  Perlakuan dan kontrol kemudian dibandingkan untuk  mengevaluasi perubahan pada struktur komunitas  termasuk perubahan kelimpahan hewan dengan spesies  d  fil    dan filum.    Komunitas bentos yang berkembang di uji toksisitas  komunitas berkembang secara struktur mirip dengan  komunitas bentos di sistem perairan alami yang  berdekatan dengan laboratorium (Tagatz dan Deans, 1963).