Toksisitas Amonia, Nitrit Dan Nitrat

R A N T I H I S Y R I N I

TOKSISITAS AMONIA, NITRIT DAN NITRAT

EKOTOKSIKOLOGI

SIKLUS NITROGEN

N2

AMONIA

DEFINISI DAN SIFAT AMONIA

Gas tidak berwarna, berbau tidak sedappada konsentrasi tertentu

Larut dalam air, equilibrium dengan ion amonium (NH4

+)

Dapat disimpan atau ditransportasikandalam bentuk cairan pada tekanan 10 atmdan suhu 25oC

BENTUK AMONIA DI PERAIRAN

1. Terionisasikan / amonium (NH4+)

tidak / kurang toksik secara langsung pada biota

2. Tidak terionisasikan / amonia (NH3)

toksik

* Total Amonia (NH4+ + NH3)

Pada kebanyakan perairan, dominan dalam

bentuk amonium

pH dan suhu meningkat : amonia meningkat

SUMBER AMONIA DI PERAIRAN

Pengolahan limbah dan industri

Deposit dari atmosfer

Dekomposisi tumbuhan dan binatang

Penggunaan pupuk buatan

Limbah kota

KONSENTRASI DI PERAIRAN

NH4+ > NH3 Perairan alami: < 0,1 mg/L

Di Amerika:

- Perairan permukaan: < 0.18 ng/l,

- Dekat daerah metropolitan : 0.5 ng/l total

amonia

Nilai rata-rata LC50:

- Invertebrata laut: 0.94 - 18.3 mg NH3/l

- Ikan laut: 0.32 - 1.31 mg/l

EFEK TERHADAP BIOTA LAUT (IKAN)

Konsentrasi rendah:

- pengurangan jumlah telur yang dibenihi

- pengurangan laju pertumbuhan dan

perkembangan morfologi

Akut:

- hilang keseimbangan - hyperexcitability

- peningkatan pernafasan

- gangguan pada jantung

- peningkatan konsumsi oksigen

Kasus ekstrim: hilang kesadaran, koma dan mati

EFEK TERHADAP BIOTA (BIVALVIA)

Mengurangi pembukaan katup untuk

respirasi dan makan

Mengurangi kemampuan untuk

penancapan pada media

Mengurangi kemampuan penyimpanan

karbohidrat dan lipid sehingga berdampak

pada penurunan daya metabolik

pengurangan makan, fertilitas, survival

penurunan populasi bivalvia

EFEK TERHADAP BIOTA LAUT (TUMBUHAN)

Menghambat metabolisme karbohidrat

karena rangka karbon digunakan untuk

detoxifikasi

Menghambat penggunaan nitrat

Menghambat pertumbuhan diatom bentik

FAKTOR LINGKUNGAN YANG MEMPENGARUHI TOKSISITAS AMONIA

TERHADAP BIOTA LAUT

Jenis organisme

Tahap kehidupan organisme

- Berkembang dari tahap larva :

toleransi meningkat

- Tahap juvenil : toleransi maksimum


TERHADAP BIOTA LAUT

pH

pH tinggi: konsentrasi NH3tinggi, toksisitas NH3 tinggi

(tumbuhan & ikan)

pH menurun: toksisitas akut

NH3 meningkat (bivalvia)


TERHADAP BIOTA LAUT

Suhu

Bervariasi

- Semakin tinggi suhu, kelarutan NH3 &

toksisitas meningkat & NH4 menurun

- Indikasi: pada suhu rendah (< 10C):

toksisitas NH3 meningkat

- Toksisitas ikan lebih besar pada 5oC

dibanding pada18oC


TERHADAP BIOTA LAUT

Salinitas

Salinitas 20-30ppm, toksisitas meningkat

seiring meningkatnya salinitas

Konsentrasi oksigen terlarut

Semakin menurun DO, toksisitas amonia

meningkat

Konsentrasi karbon dioksida

CO2 menurunkan pH sehingga konsentrasi

amonia menurun dan kemungkinan toksisitasnya

menurun

FAKTOR LINGKUNGAN YANG MEMPENGARUHI TOKSISITASNYA

TERHADAP BIOTA LAUT

Aklimatisasi amonia

Pemaparan ikan thd konsentrasi amonia

yang rendah sebelum dipaparkan ke

konsentrasi lethal akan meningkatkan

kemampuan toleransi

Pemaparan berfluktuasi atau konstan

Ikan lebih tolern terhadap pemaparan

konstan dibanding berfluktuasi

AKUMULASI OLEH BIOTA LAUT

Masuk melalui:

- pernafasan (membran insang)

- konsumsi

- kontak kulit

- akar dan daun

Akumulasi pada ikan ketika:

- terpapar pada lingkungan yang tercemar

amonium

- ekskresi metabolit terhambat

PENGELUARAN OLEH BIOTA LAUT

Pengeluaran melalui:

- membran insang

- kotoran

- urin

- kulit

Pengeluaran bergantung pada keadaan ikan

(setelah makan, lapar)

PENGELUARAN OLEH BIOTA LAUT

Ekskresi amonia melalui proses :

- flux pasif NH3 dan NH4+

- pertukaran ionik NH4+ dengan Na+

Ammonia tidak dapat diekskresikan oleh

tumbuhan:

Detoksifikasi dengan rangka karbon

MEKANISME PERACUNAN PADA BIOTA LAUT

Masuk ke tubuh, bereaksi dengan air memproduksiamonium hidroksida (korosif) merusak sel

Menyerang sel syaraf pusat :

akut

MEKANISME PERACUNAN PADA BIOTA LAUT

Peningkatan amonia di jaringan insang

meningkatkan laju ventilasi dan kerusakan

pada epithelium insang

Merusak osmoregulatori dan aktifitas

sirkulatori sehingga mengganggu proses

fungsi metabolik dari hati dan ginjal

NITRIT

PENGERTIAN NITRIT

Produk intermediate dalam proses nitrifikasi

yang dimediasi oleh mikroorganisme

(Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira)

2NH3 + 3O2 2NO2- + 2H+ + 2H2O

2NO2- + O2 2NO3

-

KONSENTRASI DAN SUMBERPENINGKATANNITRIT DI PERAIRAN

Alami : sangat kecil (M); 0,001 mg/L

Sumber kenaikan konsentrasi:

- Pembuangan limbah industri (metal,

perwarna, mengandung nitrogen)

- Perairan hypoxic

DAMPAK NITRIT TERHADAP BIOTA LAUT

Methamoglobinemia

Kerusakan pada liver

Meningkatkan hiperventilasi

Hyperplasia (pembesaran kelenjar suatu jaringan /

organ akibat bertambahnya jumlah sel)

Mempengaruhi kerja jantung

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI TOKSISITAS NITRIT

Jenis ikan

Berbeda famili atau sama famili : berbeda

Sumber: Camargo and Alonso,

2006

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI TOKSISITAS NITRIT

Lama pemaparan

- Pemaparan 24 48 jam diperlukan untuk

mencapai akumulasi nitrit maksimum pada

ikan

- Setelah masa itu, LD50 menurun.

- Setelah 96 jam, LD50 menurun sangat lambat

Aklimatisasi

Ikan tidak diaklimatisasi mengalami

peningkatan methamoglobin

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI TOKSISITAS NITRIT (LANJUTAN)

Oksigen

Oksigen yang rendah di lingkungan

menambah buruk masalah suplai oksigen

ikan


Temperatur

- Ikan dipaparkan pada suhu 30oC + nitrit (0,91

mg/l) selama 24 jam mengalami penambahan

konsentrasi methamoglobin hampir 2 x lipat

dibanding dipaparkan pada suhu 10oC

- Suhu 30oC:

Tanpa kehadiran nitrit, lebih mudah kembali

ke tingkat haemoglobin semula


Ukuran dan usia ikan

- Juvenil ikan (fry) salmon lebih toleran thd nitrit

dibanding usia 1 tahun ke atas:

* sistem pernafasan yang berbeda

ikan dewasa bergantung pada aliran darah,

juvenil juga mendapat oksigen dari kulit

- 96 jam LC50

ikan kecil (4,4 + 1,5 g) : 81 mg/l N-NO2-

ikan besar (90,7 + 16,435 g) : 8 mg/l N-NO2-

AKUMULAS I NITRIT PADA IKAN

Pengambilan aktif melalui insang

Difusi HNO2 melalui tubuh tapi tidaksignifikan pada banyak jenis ikan

Konsentrasi NO2 di plasma dara isa 60 x lebihtinggi dibanding media sekitarnya

Akumulasi:

- darah - otak

- insang - otot

- hati

MEKANISME PERACUNAN

Darah: oksidasi Fe di haemoglobin (Hb) menjadi

Fe3+ (methaemoglobin atau ferrihaemoglobin)

Kehilangan kapasitas untuk mengikat oksigen

Methamoglobin 20 % dari total haemoglobin:

darah dan insang berwrna coklat

4Hb(Fe2+)O2 + 4NO2- + 4 H

4Hb(Fe3+) + 4NO3- + O2 + 2H2O

MEKANISME DETOKSIFIKASI

Reaksi balik dari persamaan sebelumnya

Darah mengandung reduktase

methaemoglobin yang mengkonversi

methaemoglobin kembai ke haemoglobin

jika ikan ditransfer ke air tanpa nitrit, 24 72

jam kembali normal

MEKANISME DETOKSIFIKASI (LANJUTAN)

Substansi redox yang mereduksi toksisitas

nitrit:

- methylene blue

- ascorbic acid, dll

Nitrat sebagai produksi akhir dari

mekanisme detoksifikasi diekskresikan

melalui urine

NITRAT

PENGERTIAN DANKONSENTRASI DI PERAIRAN

Produk akhir dari nitrifikasi

2NO2- + O2 2NO3

-

Perairan alami: < 0,1 mg/L

Mencapai 25 mg NO3-N/L di permukaanperairan

Pencemaran antropogenik > 5 mg/L

Air tanah : 100 mg/L

Air hujan : 0,2 mg/L

Air limpasan pertanian: 1000 mg/L

SUMBER PENINGKATAN NITRAT

Sumber peningkatan nitrat:

- Limbah agrikultur

- Limbah industri

- Limbah perkotaan

- Air tanah yang tercemar

EFEK TERHADAP BIOTA LAUT

Pengurangan ukuran tubuh

Mengurangi fertilitas

Mengurangi daya hidup

Pengurangan populasi

TOKSISITAS NITRAT

Sebelum menjadi toksik, nitrat dikonversi

menjadi nitrit di dalam tubuh

(Lihat mekanisme peracunan nitrit)

TOKSISITAS NITRAT (LANJUTAN)

Toksisitas nitrat thd hewan akuatik

meningkat seiring meningkatnya konsentrasi

nitrat dan lama pemaparan

Nitrat toksisitas berkurang seiring dengan

meningkatnya ukuran tubuh, salinitas dan

adaptasi lingkungan

REFERENSI

Camargo, J. A., and Alonso, A., 2006. Ecologocal ad

toxicological effects of inorganic nitrogen pollution in aquatic

ecosystems: A global assessment. Environmental International,

32, 831-849.

Effendi, H., Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumber Daya

dan Lingkungan Perairan

Francis-Floyd, R., Watson, C., Petty, D., and Pouder, D. B., 2012.

Ammonia in Aquatic Systems. Insstitute of Food and

Agricultural Sciences. University of Florida.

Levit, S.M., 2010. A Literature Review of Effects of Ammonia on

Fish. The Nature Conservacy.

Jiwintarum, Y., dan Fikri, Z., 2013. Aquatic plant treatment

tanaman paku air Azolla Pinnataterhadap penurunan kadar

nitrat dan nitrit pada air limbah industri tahu di kelurahan

Kekalik,Kecamatan Sekarbela, Nusa Tenggara Barat. Media

Bina Ilmiah 7.

REFERENSI

Kroupova, H., Machova, J., and Svobodova, Z., 2005. Nitrite

influence on fish: a review. Vet.Med-Czech, 50 (11), 461-471.

Southwest Research and Outreach Center., 2010. Nitrogen Cycle.

College of Food, Agricultural and Natural Resource Sciences.

University of Minnesota

UK Marine., Ammonia. SACs Project.

Web: http://wwwukmarinesac. Org.uk/activities/water-

quaity/wq9_1.htm

USEPA., 2013. Aquatic Life Ambient Water Quality Criteria for

Ammonia- Freshwater. Wshington DC.

World Health Orgnization., 1986. Ammonia. International Programme

on Chemical Safety. Environmental Health Criteria 54. the United

Nations Environment Programme, the International Labour

Organisation,

and the World Health Organization. Geneva,

Toksisitas Amonia, Nitrit Dan Nitrat

Documents

Transcript of Toksisitas Amonia, Nitrit Dan Nitrat