BIOMONITORING & BIOMARKER LINGKUNGAN 23 DESEMBER 2010
Pada umumnya penilaian paparan bahan kimia terhadap manusia adalah dengan carapemantauan lingkungan. Telah diketahui bahwa untuk mengevaluasi suatu paparan bahan kimia terhadap manusia, tergantung dari faktor sifat fisikokimia suatu bahan, higiene manusia itu sendiri serta beberapa faktor biologi antara lain umur dan jenis kelamin. Untuk mempelajari kandungan bahan kimia di dalam tubuh manusia dan efek biologi dari bahan kimia tersebut dipakai metode pemantauan biologi (biological monitoring). Keuntungan dari pemakaian metode ini adalah terkaitnya bahan kimia secara sistematik yang dapat dipakai untuk memperkirakan risiko yang terjadi. Secara umum tujuan dari kegiatan pemantauan biologi adalah sama dengan pemantauan ambienyaitu mencegah terjadinya paparan bahan kimia yang dapat menyebabkan gangguan kesehatan baik secara akut maupun kronis. Biomonitoring adalah pengujian sampel dari manusia, seperti darah dan air kemih, untuk mengetahui metabolisme kimiawi. Kapasitas ini adalah kunci dari fungsi inti untuk efektivitas sebuah laboratorium kesehatan masyarakat. Tanpa biomonitoring, diagnosis dan pengobatan terhadap paparan bahan kimia dapat tertunda. Biomonitoring adalah alat yang penting untuk pencegahan penyakit. Ketika hal ini dikombinasikan dengan usaha penelusuran penyakit, biomonitoring memungkinkan petugas kesehatan masyarakat untuk mengerti dengan lebih baik apa, dimana dan kapan keterpaparan terjadi, hal inilah yang dikaitkan dengan faktor-faktor lingkungan. Dalam hubungannya dengan risiko terhadp kesehatan, pendekatan pemantauan biologi dan pemantauan ambien
terhadap risiko kesehatan dapat dinilai dengan beberapa cara. Cara tersebut antara lain membandingkan hasil perhitungan parameter dengan nilai perkiraan maksimum yang diperkenankan yaitu Treshold Limit Value (TLV) atau Biological Limit Value (BLV). Seperti halnya pemantauan ambien maka pemantauan biologi suatu paparan merupakan aktifitas pencegahan yang sangat penting dan mendeteksi efek akibat bahan kimia. Hal ini disebut sebagai aktifitas survailen kesehatan (Health Surveillance). Khusus untuk petanda biologi yang peka (sensitive biological marker), suatu pemantauan biologi bertujuan untuk mendeteksi tanda keracunan secara dini sebagai aktifitas pencegahan. Pemantauan ambien dipraktekkan untuk memperkirakan paparan eksternal dari suatu bahan kimia, sedangkan pemantauan biologi secara langsung dapat untuk menilai jumlah bahan kimia yang diserap organisme (dosis internal). Dosis internal mempunyai arti yang berbeda tergantung dari sifat parameter biologi dan keadaan waktu dilakukan penghitungan. Dosis aktif biologi merupakan jumlah total atau sebagian dari bahan kimia yang diserap, bahan kimia yang disimpan di dalam tubuh dan bahan kimia yang berada di dalam target sasaran (dosis target). Dengan demikian pemantauan biologi berguna pula untuk memperkirakan dosis internal. Pemantauan biologi dipakai untuk mengidentifikasi suatu paparan bahan kimia yang bekerja secara sistemik pada organisme. Untuk menilai risiko kesehatan dari suatu bahan kimia yang masuk tubuh lebih efektif memakai cara pemantauan biologi. Bahan kimia yang masuk ke dalam tubuh melalui kulit, saluran pencernaan dan pernapasan yang bersumber dari tempat kerja dan lingkungan lainnya dapat dilakukan dengan pemantauan biologi.
Dalam rangka analisis keadaan lingkungan, masalah indikator biologis perlu diketahui dan ditentukan. Indikator biologis dalam hal ini merupakan petunjuk adatidaknya kenaikan keadaan lingkungan dari garis dasar, melalui analisis kandungan logam atau kandungan senyawa kimia tertentu yang terdapat di dalam hewan maupun tanaman, atau suatu hasil dari hewan (susu, keju) atau tanaman (buah, umbi). Indikator biologis dapat ditentukan dari hewan atau tanaman yang terletak pada daur pencemaran lingkungan sebelum sampai kepada manusia. TES BIOLOGI SUATU PAPARAN Untuk mengukur bahan kimia atau metabolik umumnya digunakan media biologi. Media biologi yang sering dipakai adalah urine, darah, udara alveolus. Sedangkan media biologi yang jarang dipakai untuk pengukuran bahan kimia atau metabolik adalah ASI, lemak, air liur, rambut, kuku, gigi dan plasenta. Pada umumnya urine dipakai sebagai media untuk mengukur bahan kimia anorganik dan organik yang mudah larut dalam air. Darah dipakai sebagai media untuk sebagian besar bahan kimia anorganik dan organik yang sukar dilakukan biotransformasi, sedangkan udara alveolus dipakai untuk bahan yang mudah menguap. Beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam pengukuran suatu parameter dan waktu pengambilan sampel adalah:
Sifat fisiko-kimia dari bahan Kondisi paparan Parameter toksokinetik: distribusi, biotransformasi dan eliminasi Sensitivitas dari metode analisis Gangguan kesehatan Dosis organ (besar dosis pada organ) Dosis target (besar dosis pada sasaran)
Sebagai contoh adalah Cadmium dalam darah merupakan logam berat yang secara umum dapat mengganggu kesehatan. Tetapi cadmium dalam urine merupakan indikator yang baik terakumulasinya logam berat tersebut di dalam ginjal. Berdasarkan selektifitas dari pemeriksaan bahan kimia atau metabolitnya, maka pemeriksaan dapat bersifat selektif dan non selektif. Pemeriksaan yang selektif untuk bahan-bahan kimia tunggal sedangkan pemeriksaan non selektif untuk gabungan bahan kimia. Pemantauan biologi dapat pula berisi gas invasife dan non invasife. Pemeriksaan invasife memerlukan misalnya sampel darah dan sampel jaringan, sedangkan yang non invasife hanya memerlukan sampel urine, udara alveolus dan kuku. Selain uji pengukuran bahan kimia atau metabolit di dalam media biologi ada tes lain yang termasuk uji biologi yaitu:
Uji yang didasarkan pada tidak adanya kelainan biologi, contoh: pengukuran aktifitas eritrosit cholinesterase Uji pengukuran bahan kimia yang terikat pada molekul sasaran, contoh: uji karboksi haemoglobin pada masyarakat sekitar industri BIOMONITORING Secara umum istilah biomonitoring dipakai sebagai alat/cara yang penting dan merupakan metode baru untuk menilai suatu dampak pencemaran lingkungan. Istilah yang lebih spesifik adalah monitoring biologi (Biological Monitoring). Di dalam praktek penggunaan monitoring biologi (MB) adalah untuk memonitor populasi yang terpapar oleh bahan polutan di tempat kerja maupun di lingkungan. Kegiatan monitoring dapat dipakai untuk mengevaluasi risiko kesehatan yang berhubungan dengan bahan polutan. Dikenal ada 3 jenis monitoring yaitu:
1. Monitoring ambien untuk menilai risiko kesehatan Monitoring ambien tersebut digunakan untuk memonitor paparan eksternal dari bahan kimia untuk mengetahui berapa kadar bahan kimia di dalam air, makanan, dan udara. Risiko kesehatan dapat diperkirakan (diprediksi) berdasarkan batas paparan lingkungan, misalnya Treshold Limit Value (TLV) dan Time Weighted Average (TWA) dari suatu paparan. 2. Monitoring biologi dari paparan (MB paparan) Monitoring biologi suatu paparan adalah pemantauan suatu bahan yang mengadakan penetrasi ke dalam tubuh dengan efek sistemik yang membahayakan. Monitoring biologi dari suatu paparan dapat dipakai untuk mengevaluasi risiko kesehatan. Monitoring biologi tersebut dilaksanakan dengan memonitor dosis internal dari bahan kimia, misalnya jumlah dosis efektif yang diserap oleh organisme. Risiko terhadap kesehatan diprediksi dengan membandingkan nilai observasi dari parameter biologi dengan Biological Limit Value (BLV) dan/atau Biological Exposure Index (BEI). 3. Monitoring biologi dari efek toksikan (health surveillance) Tujuan monitoring biologi dari efek toksikan adalah memprediksi dosis internal untuk menilai hubungannya dengan risiko kesehatan, mengevaluasi status kesehatan dari individu yang terpapar dan mengidentifikasi tanda efek negatif akibat suatu paparan, misalnya kelainan fungsi paru. MACAM BIOMONITORING 1. Biomonitoring Logam Biomonitoring logam dapat dilakukan dengan pemeriksaan suatu media untuk menentukan bahan logam. Media yang dipakai antara darah/urine, jaringan tubuh, ikan, binatang invertebrata, dan tanaman perairan.
a. Logam yang dapat ditemukan pada darah/urine: Cadmium, Zat besi, Manganese, Tembaga, Merkuri, Zink b. Logam berat di atmosfer yang ditemukan pada jaringan burung: partikel timbal, Cadmium, Arsen, Merkuri. Logam berat tersebut berasal dari pabrik pengelasan logam dan secara tidak langsung burung memakan serangga dengan yang terkontaminasi oleh logam berat. Tempat akumulasi logam berat di dalam tubuh burung terletak pada jaringan dan bulu burung. c. Logam berat di perairan yang ditemukan pada ikan: Chromium, Tembaga, Timbal, Zink. Logam tersebut akan meningkat kadarnya, apabila ada peningkatan BOD di perairan. d. Logam berat di perairan yang ditemukan pada binatang invertebrata: Chromium, Cadmium, tembaga, timbal, cobalt, nikel. Adanya logam berat tersebut pada tubuh invertebrata merupakan indikator tercemarnya lingkungan. e. Tanaman perairan dan tanaman darat dapat dipakai sebagai bio indikator lingkungan yang terkontaminasi oleh logam berat. Pabrik pengecoran besi yang mengeluarkan bahan pencemar udara logam berat dapat dideteksi pada tanaman dengan analisis Neutron Activation Analysis. 2. Biomonitoring Zat Organik Akumulasi zat organik pada beberapa spesies mamalia merupakan bio indikator yang potensial untuk mendeteksi pencemaran lingkungan. Beberapa zat organik yang dipakai indikator antara lain: a. perubahan non protein sulfhidril pada sel liver dari tikus sebagai indikator terpapar oleh pestisida. b. Meningkatnya bilirubin pada tikus, menunjukkan adanya paparan oleh Tri Nitro Toluen (TNT).
c. Terdapatnya hubungan antara pencemaran lingkungan dengan Poly Chlorinated Bifenil (PCB), dioxin, dan furan pada manusia. d. Terdapatnya dioxin, furan, PCB, DDE, dan lindane pada telur burung sebagai indikator tercemarnya lingkungan oleh zat organik e. Terakumulasinya PCB, pestisida, dan bahan antropogenik pada tubuh ikan sebagai indikator tercemarnya ekosistem perairan f. Meningkatnya aktifitas Mixed Function Oxidase (MFO) pada ikan di sungai yang tercemar oleh bahan organik, PAH, Dioxin, dan PCB. g. Aktivitas Xenobiotik – DNA adduct, Cytochrome P 450 induksi dan oryl hidrokarbon hidroksilase pada ikan dipakai sebagai biomarker pencemaran pantai oleh PCB dan DDT. h. Mengurangnya komunitas phytoplankton dapat dipakai sebagai biomonitoring pencemaran pestisida dalam perairan. 3. Biomonitoring Limbah Cair Ada beberapa studi toksisitas yang dipakai untuk menilai buangan limbah cair antara lain pemakaian bakteri dan pemakaian invertebrata. Limbah pabrik kertas yang mengandung bahan kimia pemutih dilakukan studi memakai biota air misalnya ikan. Cara baru untuk menilai kualitas air laut yang terkontaminasi oleh bahan kimia pemutih adalah dengan cara bio assay antara lain: uji inhibisi pertumbuhan algae dan uji larva biota air. 4. Biomonitoring Pencemar Udara Perubahan ambien atmosfer oleh adanya bahan pencemar udara akan dapat mempengaruhi kehidupan tanaman. Daun pinus jarum dapat dipakai sebagai indikator pencemaran alifatik hidrokarbon. Dengan
pemeriksaan gas kromatografi ditemukan bahwa kadar hidrokarbon lebih tinggi pada daun pohon pinus yang berumur tua. Tanaman tingkat rendah antara lain lichen parmalia sulcata dapat sebagai indikator pencemaran udara. Dengan demikian maka lichen dapat dipakai sebagai biomonitor untuk pencemar udara. 5. Biomonitoring Asidifikasi Perairan yang mempunyai pH rendah akan bersifat asam. Keasaman perairan dapat dideteksi dengan memakai biomarker biota yang hidup dalam perairan tersebut. Dalam keadaan pH rendah (pH=3), maka logam besi dan manganese akan terdeteksi dalam perairan. Efek perairan dengan pH rendah, logam yang toksis dan Dissolve Organic Carbon (DOC) terhadap hewan amfibi akan menyebabkan terlambatnya metamorfosa, menurunnya daya tahan dan menurunnya berat badan hewan amfibi. 6. Biomonitoring Kesehatan Manusia Biomonitoring Pb dan Cd pada wanita yang melahirkan, dilakukan dengan pemeriksaan ASI dan darah. Karyawan industri petrokimia yang terpapar dengan PAH pada pemeriksaan urine ditemukan biomarker hidroksipyrene. REFERENSI Anonim. 2003. Biological Effects of Environmental Pollution in Marine Coastal Ecosystems. Access 09 Nopember 2004 Anonim. 2004. Development and Application of Biomarker/bioassay Proceduresfor the Environmental Monitoring of Sea Lice Treatment Chemicals Used in Salmon Farming. Access 09 Nopember 2004 Des W. Connel & Gregory J. Miller. 1995. Kimia dan Ekotoksikologi Pencemaran. Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia H.J. Mukono. 2002. Epidemiologi Lingkungan. Surabaya: Airlangga University Press.
