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
FAKTOR LINGKUNGAN YANG MEMPENGARUHI TOKSISITAS AMONIA
TERHADAP BIOTA LAUT
pH
pH tinggi: konsentrasi NH3tinggi, toksisitas NH3 tinggi
(tumbuhan & ikan)
pH menurun: toksisitas akut
NH3 meningkat (bivalvia)
FAKTOR LINGKUNGAN YANG MEMPENGARUHI TOKSISITAS AMONIA
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
FAKTOR LINGKUNGAN YANG MEMPENGARUHI TOKSISITAS AMONIA
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
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI TOKSISITAS NITRIT (LANJUTAN)
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
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI TOKSISITAS NITRIT (LANJUTAN)
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,
Top Related