ARSEN

1. Karakteristik Arsen

Arsenik merupakan logam berat dengan nomor atom 33, berat atom 74.91.

Biasanya arsenik berwarna abu-abu dengan penampakan seperti logam (steel-gray).

Selain abu-abu dapat juga berwarna kuning, coklat, dan hitam. Pada saat arsenik

dipanaskan, maka arsenik akan menyublim menjadi gas (arsin) secara langsung.

Arsenik termasuk elemen transisional (intermediet) antara logam dan non logam,

namun secara klasik digolongkan sebagai logam berat. Arsenik tidak berbau dan tidak

berasa. Bentuknya seperti bubuk giling dan tidak larutdalam air. Senyawa arsen yang

biasa kita temukan di alam ada 3 bentuk yakni Arsentrichlorida (AsCl3) berupa cairan

berminyak, Arsen trioksida (As2O3, arsen putih) berupa kristal putih dan berupa gas

arsine (AsH3). Secara garis besar arsen terdiri dari dua bentuk, yakni organik dan

inorganik. Bentuk inorganik merupakan kombinasi dengan elemen seperti oksigen,

chlorine, dan sulfur. Sedangkan bentuk organik merupakan kombinasi dengan elemen

karbon dan hidrogen. Bentuk inorganik memiliki sifat lebih toksik

dibandingkan bentuk organik.[1,2]

Bermacam-macam bentuk senyawa kimia dari arsen ini yaitu sebagai berikut;[2]

1. Arsen triokasida (As2O3), ialah bentuk garam inorganik dan bentuk trivial

dariasam arsenat (H4AsO4) berwarna putih dan padat seperti gula.

2. Arsen pentaoksida (As2O5)

3. Arsenat (misalnya: PbHAsO4), ialah bentuk garam dari asam

arsenat,merupakan senyawa arsen yang banyak dijumpai di alam dan bersifat

kurangtoksik.

4. Arsen organik, arsen berikatan kovalen dengan rantai karbon alifatik

ataustruktur cincin, dimana arsen terikat dalam bentuk trivalent ataupun

pentavalen. Bentuk senyawa arsen ini kurang toksin dibandingkan dengan

bentuk senyawa arsen inorganik trivalen.

1

2. Sumber-Sumber Arsen

a. Alam

Arsen terutama terdapat di dalam tanah dalam konsentrasi yang bervariasi.

Tanah yang normal mempunyai kandungan arsen tidak lebih dari 20 ppm (part per

million). Arsen dalam tanah akan diserap oleh akar tumbuhan dan masuk ke dalam

bagian-bagian tumbuhan sehingga tumbuhan mengandung arsen. Adanya arsen dalam

tanah akan menyebabkan sebagian arsen larut di dalam air. Arsen ini kemudian akan

menjadi makanan plankton yang kemudian akan dimakan ikan. Jadi secara tidak

langsung manusia yang mengkonsumsi ikan akan mengkonsumsi arsen. Senyawa

arsen yang  paling sering dijumpai pada makanan adalah arsenobetaine dan

arsenocholine, yang merupakan varian arsen organik yang relatif non toksik.

Senyawa arsen juga banyak dijumpai pada daerah pertambangan, karena senyawa

arsen merupakan produk sampingan dari ekstraksi logam Pb, Cu maupun Au. Dalam

pertambangan tersebut, senyawa arsen tersebut merupakan kontaminan pada air

sumur keadaan normal, setiap hari tidak kurang dari 0,5 - 1 mg arsen akan masuk ke

dalam tubuh kita melalui makanan dan minuman yang kita konsumsi. Dengan

demikian, di dalam darah orang normal pun,kita dapat menjumpai adanya arsen.[1,2]

1) Batuan (Tanah) dan Sedimen

Di batuan atau tanah, arsen (As) terdistribusi sebagai mineral. Kadar As

tertinggi dalam bentuk arsenida dari amalgam tembaga, timah hitam, perak dan

bentuk sulfida dari emas. Mineral lain yang mengandung arsen adalah arsenopyrite

(FeAsS), realgar (As4S4) danorpiment (As2S3). Secara kasar kandungan arsen di

bumi antara 1,5-2 mg/kg. Bentuk oksida arsen banyak ditemukan pada

deposit/sedimen dan akan stabil bila berada di lingkungan. Tanah yang tidak

terkontaminasi arsen ditemukan mengandung kadar As antara 0,240mg/kg, sedang

yang terkontaminasi mengandung kadar As rata-rata lebih dari 550 mg/kg.Secara

alami kandungan arsen dalam sedimen biasanya di bawah 10 mg/kg berat kering.

Sedimen bagian bawah dapat terjadi karena kontaminasi yang berasal dari sumber

2

buatan kering ditemukan pada sedimen bagian bawah yang dekat dengan buangan

pelelehan tembaga.[2]

2) Udara

Zat padat di udara (total suspended particulate = TSP) mengandung senyawa

arsen dalambentuk anorganik dan organik. Crecelius (1974) menunjukkan bahwa

hanya 35% arsen anorganik terlarut dalam air hujan. Di lokasi tercemar, kadar As di

udara ambien kurang dari satu gram per meter kubik.[2]

3) Air

Beberapa tempat di bumi mengandung arsen yang cukup tinggi sehingga

dapat merembeske air tanah. Kebanyakan wilayah dengan kandungan arsen tertinggi

adalah daerah alluvial yang merupakan endapan lumpur sungai dan tanah dengan

kaya bahan organik. Arsenik dalam air tanah bersifat alami dan dilepaskan dari

sedimen ke dalam air tanah karena tidak adanya oksigen pada lapisan di bawah

permukaan tanah. Arsen terlarut dalam air dalam bentuk organik dan anorganik. Jenis

arsen bentuk organik adalah methylarsenic acid, sedang anorganik dalam bentuk

arsenit dan arsenat. Arsen dapat ditemukan pada air permukaan, air sungai, air danau,

air sumur dalam, air mengalir, serta pada air di lokasi dimana terdapat aktivitas panas

bumi (geothermal).[2]

4) Biota

Penyerapan ion arsenat dalam tanah oleh komponen besi dan aluminium,

sebagian besar merupakan kebalikan dari penyerapan arsen pada tanaman.

Kandungan arsen dalam tanaman yang tumbuh pada tanah yang tidak tercemari

pestisida bervariasi antara 0,01-5 mg/kg berat kering. Tanaman yang tumbuh pada

tanah yang terkontaminasi arsen selayaknya mengandung kadar arsen tinggi,

khususnya di bagian akar. Beberapa rerumputan yang mengandung kadar arsen tinggi

merupakan petunjuk/indikator kandungan arsen dalam tanah. Selain itu, ganggang

laut dan rumput laut juga umumnya mengandung sejumlah kecil arsen.[1,3]

3

b. Bahan-bahan industri

Arsen telah banyak digunakan untuk berbagai kepentingan diantaranya untuk

bahan pestisida, herbisida, insektisida, bahan cat, keramik, bahan untuk preservasi

kayu, penjernih kaca pada industri elektronik. Dalam masyarakat, arsen masih

digunakan sebagai anti hama, terutama tikus. Dalam bentuk bubuk putih, yang

dikenal sebagai warangan (As2O3), arsen merupakan obat pembasmi tikus yang

ampuh. Racun ini tidak  berasa, tidak berbau, tidak berwarna dan sangat beracun

sehingga dapat mengecoh tikus sehingga mau memakan umpan yang telah diberi

racun tersebut. Tikus yang memakan arsen akan mengalami gejala muntaber,

kekurangan cairan (dehidrasi) dan mati dalam keadaan kering. Karena bahayanya

racun ini, maka saat ini arsen tidak banyak digunakan lagi sebagai pembasmi hama

dan perannya digantikan oleh bahan lain yang lebih aman. Meskipun demikian,

sampai saat ini arsen masih banyak digunakan sebagai bahan preservasi kayu dan

komponen dalam industri elektronika, karena belum ada penggantinya.[2,3]

c. Bahan obat-obatan

Arsenik inorganik telah digunakan untuk pengobatan lebih dari 2500 tahun

lalu. Bentuk yang paling sering digunakan adalah Fowler solution yang mengandung

1%  potasium arsenit, digunakan untuk terapi psoriasis. Selain itu Arsphenamine

selama beberapa tahun merupakan terapi standar untuk penyakit sifilis. Namun

penelitian retrospektif menyatakan adanya peningkatan insiden angiosarkoma hepatik

pada orang yang sering diterapi dengan Fowler solution. Arsen juga pernah

digunakan sebagai obat untuk berbagai infeksi parasit, seperti protozoa, cacing,

amoeba, spirocheta dan tripanosoma, tetapi kemudian tidak lagi digunakan karena

ditemukannya obat lain yang lebih aman.[2,3]

3. Farmakodinamik dan Farmakokinetik

Toksisitas dari arsen tergantung dari bentuknya (organik/inorganik),

valensinya, dan kelarutannya. Arsen dalam bentuk unsur bukanlah bahan yang toksik.

Arsen yang merupakan racun adalah senyawa arsen. Senyawa arsen inorganik lebih 4

bersifat toksik dibandingkan organik. Dan arsenik trivalen (As3+) lebih bersifat

toksik dibanding arsenik pentavalen (As5+). Senyawa arsen dapat masuk ke dalam

tubuh melalui 3 cara, yaitu peroral, inhalasi, dan absorpsi melalui kulit / mukosa

membran. Senyawa arsen yang paling sering digunakan untuk meracuni orang adalah

Arsentrioksida (As2O3). Arsen bersifat sitotoksik, karena menyebabkan efek racun

pada protoplasma sel tubuh manusia.[1,2]

Racun arsen yang masuk ke dalam saluran cerna akan diserap secara

sempurna di dalam usus dan masuk ke aliran darah dan disebar ke seluruh organ

tubuh. Sebagai suatu racun protoplasmik arsen melakukan kerjanya melalui

efek toksik ganda, yaitu :[1,3]

1) Mempengaruhi respirasi sel dengan cara berikatan dengan gugus sulfhidril

(SH) pada dihidrolipoat, sehingga menghambat kerja enzim yang terkait

dengan transfer energi, terutama pada piruvate dehydrogenase, succinate

oxidative pathway, dan tricarbxylic acid (Krebs) cycle, yang menyebabkan

berkurangnya produksi ATP sehingga menimbulkan efek patologis yang

reversibel. Efek toksik ini dikatakan reversibel karena dapat dinetralisir

dengan pemberian dithiol, 2,3, dimerkaptopropanol (dimercaprol, British

Anti-Lewisite atau BAL) yang akan berkompetisi dengan arsen dalam

mengikat gugus SH. Selain itu sebagian arsen juga menggantikan gugus fosfat

sehingga terjadi gangguan oksidasi fosforilasi dalam tubuh.

2) Senyawa arsen mempunyai tempat predileksi pada endotel pembuluh darah,

khususnya di dearah splanknik dan menyebakan vasodilatasi dan peningkatan

permeabilitas yang patologis. Pembuluh darah jantung yang terkena

menyebabkan timbulnya petekie subepikardial dan subendokardial yang jelas

serta ekstravasasi perdarahan. Efek lokal arsen pada kapiler menyebabkan

serangkaian respons mulai dari kongesti, stasis serta trombosis sehingga

menyebabkan nekrosis dan iskemia jaringan.

5

Didalam darah, arsen yang masuk akan mengikat globulin dalam darah.

Dalam waktu 24 jam setelah dikonsumsi, arsen dapat ditemukan dalam konsentrasi

tinggi di berbagai organtubuh, seperti hati, ginjal, limpa, paru-paru serta saluran

cerna, dimana arsen akan mengikatgugus syulfhidril dalam protein jaringan. Hanya

sebagian kecil dari arsen yang menembus blood-brain barrier. Arsen anorganik yang

masuk ke tubuh wanita hamil dapat menembus sawar darah plasenta dan masuk ke

tubuh janin.Didalam tulang arsen menggantikan posisifosfor, sehingga arsen dapat

dideteksi didalam tulang setelah bertahun-tahun kemudian.[2,4]

Sebagian arsen dibuang melalui urin dalam bentuk methylated arsenic dan

sebagianlainnya ditimbun dalam kulit, kuku dan rambut. Fakta terakhir ini penting,

karena setiap kaliada paparan arsen, maka menambah depot arsen di dalam kulit,

kuku dan rambut. Dalam penyidikan kasus pembunuhan dengan menggunakan arsen,

adanya peracunan kronis dan berulang dapat dilacak dengan melakukan pemeriksaan

kadar arsen pada berbagai bagian (fragmen) potongan rambut dari pangkal sampai ke

ujungnya.

Bentuk fisik senyawa arsen yang masuk ke dalam tubuh akan mempengaruhi

efeknya pada tubuh. Menelan senyawa atau garam arsen dalam bentuk larutan lebih

cepat penyerapannya dibandingkan penyerapan arsen dalam bentuk padat.

Penyerapan senyawa arsen dalam bentuk padat halus lebih cepat dibandingkan bentuk

padat kasar, sehingga gejala klinis yang terjadi pun lebih berat juga. Secara umum

efek arsen terhadap tubuh tergantung dari sifat fisik dan kimiawi racun, jumlah racun

yang masuk, kecepatan absorpsi, sertakecepatan dan jumlah eliminasi, baik yang

terjadi alamiah (melalui muntah dan diare) maupun buatan, misalnya akibat

pengobatan (lavase).[4,5]

4. Toksisitas Arsen 

a. Dosis toksik

Sebelum membahas mengenai dosis toksik arsen, perlu diketahui terlebih

dahulumengenai kadar normal arsen dalam tubuh kita, karena dalam keadaan normal

6

sekalipun tubuh kita sering terpapar dengan zat yang mengandung arsen dan secara

rutin tanpa sadar kita juga mengkonsumsinya setiap hari, misalnya dari makanan dan

minuman yang kita konsumsi sehari-hari. Kadar normal arsen dalam serum adalah

kurang dari 5 µg /L, sedangkan dalam urin 24 jam kurang dari 50 µg /L.

b. Intoksikasi Arsen

1) Intoksikasi akut

Acute minimal lethal dose untuk arsenik trioksida pada orang dewasa adalah

70 ± 200mg atau 1 mg/kg/hari. Dosis arsenik inorganik kurang dari 1 mg/kg dapat

menyebabkan penyakit yang serius pada anak-anak. Sedangkan untuk gas arsen dapat

menyebabkankematian pada kadar 150 ± 250 ppm. Pajanan antara 25 ± 50 ppm

selama 30 menit atau100 ppm selama kurang dari 30 menit dapat menyebabkan

hemolisis dan kematian.

2) Intoksikasi kronik 

Sebuah sumber menuliskan frekuensi kanker jelas meningkat pada dosis 400µg

/hari.The National Research Council menaksir pajanan terhadap air minum yang

mengandung10 µg/L arsen setiap hari akan meningkatkan resiko terkena bladder

cancer.[1,3]

c. Mekanisme Terjadinya Toksisitas

Mekanisme Masuknya Arsen dalam tubuh manusia umumnya melalui oral,

dari makanan/minuman. Arsen yang tertelan secara cepat akan diserap lambung dan

usus halus kemudian masuk ke peredaran darah. Arsen adalah racun yang bekerja

dalam sel secara umum. Hal tersebut terjadi apabila arsen terikat dengan gugus

sulfhidril (-SH), terutama yang berada dalam enzim. Salah satu sistem enzim tersebut

ialah kompleks piruvat dehidrogenase yang berfungsi untuk oksidasi dekarboksilasi

piruvat menjadi Co-A dan CO2 sebelum masuk dalam siklus TOA (tricarbocyclic

acid). Dimana enzim tersebut terdiri dari beberapa enzim dan kofaktor. Reaksi

tersebut melibatkan transasetilasi yang mengikat koenzim A (CoA-SH) untuk

membentuk asetil CoA dan dihidrolipoil-enzim, yang mengandung dua gugus

sulfhidril. Kelompok sulfhidril sangat berperan mengikat arsen trivial yang 7

membentuk kelat. kelat dari dihidrofil-arsenat dapat menghambat reoksidasi dari

kelompok akibatnya bila arsen terikat dengan sistem enzim, akan terjadi akumulasi

asam piruvat dalam darah. Arsenat juga memisahkan oksigen dan fosfolirasi pada

fase kedua dari glikolosis dengan jalan berkompetisi dengan fosfat dalama reaksi

gliseraldehid dehidrogenase. Dengan adanya pengikatan arsenat reaksi gliseraldehid-

3-fosfat, akibatnya tidak terjadi proses enzimatik hidrolisis menjadi 3-fosfogliserat

dan tidak memproduksi ATP. Selama Arsen bergabung dengan gugus –SH, maupun

gugus –SH yang terdapat dalam enzim, maka akan banyak ikatan As dalam hati yang

terikat sebagai enzim metabolik. Karena adanya protein yang juga mengandung

gugus –SH terikat dengan As, maka hal inilah yang menyebabkan As juga ditemukan

dalam rambut, kuku dan tulang. Karena eratnya As bergabung dengan gugus –SH,

maka arsen masih dapat terdeteksi dalam rambut dan tulang bebrapa tahun kemudian.[2,5]

d. Gejala Toksisitas Arsen

Gejala klinis intoksikasi arsen dapat dibagi menjadi gejala yang terjadi pada

pemaparan yang akut dan kronik.

1) Intoksikasi Akut

Intoksikasi arsen yang sifatnya akut saat ini jarang terjadi di tempat kerja,

biasanyaterjadi karena konsumsi peroral akibat ketidaktahuan, bunuh diri, ataupun

pembunuhan.Timbulnya gejala biasanya dalam waktu beberapa menit hingga jam.

Gejalanya dapat berupa:

a) Gastrointestinal

Sindrom gastrointestinal ini merupakan gambaran klasik keracunan akut arsen

yang masuk per oral. Masuknya arsen ke dalam tubuh dalam dosis besar biasanya

barumenimbulkan gejala keracunan akut setelah 30 menit sampai 2 jam setelah

paparanracun. Gejala yang timbul berupa rasa terbakar pada tenggorokan dan uluhati,

diikutidengan mual, muntah, nyeri abdomen, diare dengan feses seperti air cucian

beras,yang kadang-kadang berdarah.

 8

b) Sistem respirasi

Dapat terjadi iritasi pada saluran nafas seperti batuk, laringitis, bronkitis ringan,

dansesak nafas, hal ini dapat terjadi akibat pemaparan akut terhadap debu

arsen.Selanjutnya mungkin dapat terjadi edema paru akut.

c) Sistem kardiovaskuler 

Manifestasinya dapat berupa hipotensi, syok hipovolemik, ventrikular disritmia,

dancongestive heart failure. Pada intoksikasi arsen terjadi dilatasi kapiler yang

mengakibatkan permeabilitas dinding pembuluh darah meningkat dan cairan

keluar ke interstisial. Keadaan ini bisa menyebabkan hipovolemi dan hipotensi.

d) Sistem saraf

Intoksikasi pada sistem saraf memberikan gejala pusing, sakit kepala, lemah,

lesu,delirium, kejang, koma, ensefalopati, dan gejala neuropati perifer sensoris

danmotoris. Gejala neuropati dapat bersifat lambat (delayed) dan muncul 2-4

minggusetelah gejala akut.

e) Hati dan Ginjal

Dapat terjadi peningkatan enzim hepar, hematuria, oliguria, proteinuria, renal

insufisiensi dan nekrosis tubular akut, yang akhirnya dapat menyebabkan gagal ginjal

akut.

f) Hematologi

anemia, leucopenia, trombositopenia, dan disseminated intravascular coagulation

(DIC).

2) Intoksikasi Kronik 

Intoksikasi kronis dapat terjadi akibat paparan arsen dalam dosis sublethal

yang berulang. Paparan kronis arsen dapat terjadi akibat paparan industri maupun

pekerjaan, kecerobohan dan ketidaktahuan di sekitar rumah, akibat pengobatan

maupun upaya pembunuhan. Arsen yang masuk ke dalam tubuh secara berulang dan

tidak diekskresikan ditimbun dalam hati, ginjal, limpa dan jaringan keratin (rambut

dan kuku). Setelah penghentian paparan, arsen yang tertimbun akan dilepaskan secara 9

perlahan dari depotnya dan menimbulkan gejala yang membandel. Keracunan arsen

kronis dapat menetap berminggu-minggu sampai berbulan-bulan dengan

menunjukkan satu atau lebih sindroma yang berbeda. Pada keracunan kronis gejala

klinis masih dijumpai untuk waktu yang lama, meskipun paparan sudah tidak terjadi

lagi. Gejala neuropati dan kelainan kulit merupakan tanda dari suatu keracunan

kronis, sedangkan gejala yang lain sifatnya minor. Berikut ini adalah beberapa

kemungkinan gejala klinis keracunan Arsen kronis:[3,5]

a) Neuropathi perifer motoris dan sensoris dengan paralisis, parese, anestesi,

parestesi (rasagatal, geli), dan ambliopia. Kelainan neurologis berawal di

perifer dan meluas secarasentripetal. Otot halus tangan dan kaki mungkin

mengalami paralisis dan seringdisertai adanya kelainan tropik.

b) Erupsi kulit berupa perubahan pigmentasi coklat (melanosis) dengn spotty

leukoderma(raindrop hyperpigmentation) dan keratosis punktata pada telapak

tangan dan kaki,yang tampak mirip seperti kutil (warts). Keratosis dalam

jangka panjang mungkin berubah menjadi Carsinoma sel skuamosa.

Carsinoma sel basal superfisial pada daerah yang unexposed dan karsinoma

sel skuamiosa intra epidermal (penyakit Bowen) dapat juga terjadi pada

paparan arsen jangka panjang. Pada kuku dapatdijumpai adanya stria putih

transversal (garis Mee¶s) akibat konsumsi arsen jangka panjang yang

berlangsung beberapa bulan. Kuku yang rapuh dan kerontokan rambut juga

merupakan petunjuk kemungkinan adanya keracunan arsen kronis. Dermatits

eksfoliatif dapat terjadi pada intoksikasi kronis arsen organik.

c) Gastroenteritis kronis dengan anoreksia, nausea yang tidak jelas dan diare

interminten.Selain itu dapat dijumpai pula adanya rasa kecap metal pada

mulut, napas berbau bawang putih, tenggorokan kering dan rasa haus yang

persisten

d) Ikterus akibat nekrosis sel hati subakut

10

e) Malaise dengan anemia dan hilangnya berat badan menyebabkan terjadinya

kakeksiadan terjadinya berbagai infeksi. Anemia sering disertai dengan

leukopenia yang beratdan eosinofilia relatif.

f) Kanker: arsenic inorganic merupakan karsinogen bagi manusia. Pajanan

kronik arsenik inorganik sangat berhubungan dengan kanker kulit dan kanker

paru, dan dapat pulamengakibatkan kanker pada berbagai organ seperti ginjal,

kandung kemih, dan hepar

11

DAFTAR PUSTAKA

1. Caravati, EM. Arsenic and arsine gas. In: Dart RC. Medical Toxicology Third

edition.Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins. 2004. p:1393-1401.

2. Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Arsenic. Division of

Toxicology andEnvironmental Medicine. Atlanta. 2006.

3. Dyro, Frances M. Arsenic. Available from: URL:http://emedicine.org/html.

4. Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Arsenic Toxicity

Exposure Pathways Available from:

http://www.atsdr.cdc.gov/csem/arsenic/exposure_pathways.html

5. Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Arsenic Toxicity Clinical

Evaluation.Available from:http://www.atsdr.cdc.gov/csem/arsenic/.html.

12