Toksikologi Lingkungan

Pengertian

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 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 multidisipliner yang meliputi sejumlah ranah studi yang bermacam-macam, seperti genetika, biologi, kimia (organik, analitis dan biokimia), anatomi, ilmu tanaman, geologi, ilmu kesehatan publik, 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)

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.
   

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).

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).

Parameter Tiap Fase

1. Fase Eksposur
   - Apakah sumber racun tersebar atau tidak.
   - Kondisi sumber tercemar (static sources: industri dan pemukiman penduduk; mobile sources: transportasi—e. mobil, motor, kereta api, bus, kapal laut, dll.).
   - Jenis emisi (zat yang dikeluarkan).
   - Jumlah emisi—termasuk frekuensi dan luas yang tertutup oleh emisi.
2. Fase Kinetik (Beberapa kondisi yang dialami polutan pada fase kinetik)
   - Pengikatan di dalam tanah.
   - Tingkat kelarutan di dalam air (pelarutan bahan pencemar).
   - Konversi senyawa secara fisiko-kimiawi.
   - Konversi oleh biologis.
   - Parameter iklim/cuaca (peruraian polutan oleh alam)
3. Fase Dinamik (Meliputi efek toksisitas [akut dan kronik] dari bahan pencemar)
   - Mengenai efek toksisitasnya.
   - Penyerapan polutan oleh organisme.
   - Perpindahan polutan dalam tubuh organisme.
   - Transformasi polutan dalam tubuh organisme.
   - Pengeluaran polutan dari tubuh organisme.
   

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. 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.

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. 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.

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.

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).

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 sejenih 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).

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).

Parameter Tingkatan Pencemaran Lingkungan

1. Enviromental Addition- Terjadinya kerusakan secara estetik
   - Air menjadi keruh
   - Adanya sampah organik
   - Kondisi lingkungan sangat mudah pulih kembali
2. Enviromental Contaminant
   - Kerusakan biologis sudah dapat dideteksi
   - Kematian beberapa biota air
   - Kondisi lingkungan masih mudah dipulihkan kembali
3. Enviromental Hazard
   - Terjadi kerusakan pada struktur ekosistem
   - Kondisi ini mengundang perhatian banyak ahli
   - Berpotensi untuk pulih kembali
4. Enviromental Pollutant
   - Polutan masuk ke dalam lingkungan yang menyangkut kepentingan masyarakat
   - Menyebabkan terjadinya kematian organisme
   - Indeks keragaman jenis organisme hidup menurun sehingga ekosistem menjadi tidak stabil
5. Dangerous Pollution
   - Polutan masuk ke dalam lingkungan dan telah menimbulkan kerusakan biologis yang berat
   - Memerlukan tindakan pemulihan secara efektif
   - Memerlukan dukungan pemerintah dan masyarakat secara serius
6. Catastrophic Pollution
   - Polutan yang masuk ke dalam lingkungan memiliki toksisitas tinggi, dengan konsentrasi yang meningkat terus-menerus
   - 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.