12/12/2010

1

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

12/12/2010

2

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 fsaltwater, 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 EC50kurang 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

12/12/2010

3

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

12/12/2010

4

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

12/12/2010

5

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 mingguminimal 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

12/12/2010

6

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.

12/12/2010

7

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±1oC, 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

12/12/2010

8

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 25oC , 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 plateculture 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 25oC

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%

12/12/2010

9

Copepods (1)

Alasan : Distribusi luas,  salah satu spesies paling melimpah di kawasan pesisir,dapat mewakili zooplankton  siklus hidup pendekzooplankton, siklus hidup pendekContoh  Acartia tonsamelimpah di pantai, siklus hidup hanya 3 minggu pada 25oC, 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.

12/12/2010

10

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 ± 1oC, faktor pencahayaan di b ikdiabaikan

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%.

12/12/2010

11

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 ± 2oC, pencahayaan 16 jam dan 8 jam gelap.

Diberikan aerasi yang rendah untuk menjaga kandungan oksigenoksigen

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

12/12/2010

12

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 ypada 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 dikawinkanfase 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

12/12/2010

13

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

12/12/2010

14

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).

12/12/2010

15

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 ialami.

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. 

12/12/2010

16

Molusca – Oyster Shell Deposition Test

Untuk mengukur deposisi pertumbuhan kerang baru oleh eastern oystermuda 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).

12/12/2010

17

Decapoda

Spesies paling sering digunakan diantara crustacea untuk ji  k i i    k i  k i luji 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).

12/12/2010

18

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 psaat hewan berusia 1 hari dan 18 hari.

12/12/2010

19

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 iuntuk uji toksisitas.

Untuk mengetahui efek potensial dari bahaya bahan kimia pada masa fertilisasi sea urchin.

Dibahas pada Chapter 6.

12/12/2010

20

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 naupliihid phidup.

Pengujian dilakukan pada suhu 25 ± 2 C di saltwater dengan salinitas 20‐32 % (sheepshead minnow) dan 5‐32 % (inland silverside).

12/12/2010

21

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.

12/12/2010

22

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).

12/12/2010

23