KONSEP DASAR UJI TOKSISITAS

KONSEP DASAR UJI TOKSISITASFerry Kriswandana, SST. MT.DefinisiToksikologi dapat didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari tentang efek negatif atau efek racun dari bahan-bahan kimia dan material lain hasil kegiatan manusia terhadap organisma, termasuk bagaimana bahan-bahan tersebut masuk kedalam tubuh organisme (Rand dan Petrocelli, 1985). Ekotoksikologi adalah ilmu yang mempelajari tentang efek-efek negatif atau efek-efek racun dari toksikan, tidak hanya pada suatu species.ToksikanZat yang dapat menghasilkan efek negatif bagi semua atau sebagian dari tingkat organisme biologis yang dapat merusak struktur maupun fungsi biologis.Efek ToksikanSecara langsung, toksikan langsung masuk ke dalam tubuh biota melalui saluran dalam tubuh, sehingga menimbulkan gangguan pada proses biokimia.Secara tidak langsung, toksikan secara tidak langsung menimbulkan gangguan terhadap biota dengan jalan mengubah kondisi fisik dan kimia lingkungan yang mengakibatkan terancamnya kehidupan biota.Faktor-faktor yang mempengaruhi konsentrasi toksikan di lingkungan (Mangkoedihardjo, 1999)Sifat fisik kimia toksikan : struktur molekul, kelarutan dalam air, tekanan uap, kecepatan hidrolisis fotolisis, degradasi biologis, evaporasi dan adsorbsi.Sifat fisik kimia biologis lingkungan : area, salinitas, kedalaman, volume, debit, temperatur, pH, kandungan padatan, ukuran partikel sedimen dan kandungan karbon sedimen.Sumber keluaran dan kecepatan masuknya toksikan ke dalam lingkungan.

Uji ToksisitasDigunakan untuk mengevaluasi besarnya konsentrasi toksikan dan durasi pemaparan yang dapat menimbulkan efek toksik (Rand dan Petrocelli, 1985). Toksisitas adalah sifat relatif toksikan berkaitan dengan potensinya yang mengakibatkan efek negatif bagi makhluk hidup. Sifat relatif ini merupakan fungsi dari konsentrasi dan durasi pemaparan toksikan.Tujuan Uji ToksisitasUntuk mengevaluasi potensi relatif suatu senyawa yang menimbulkan dampak negatif pada jaringan biologis. Karena itu prosedur uji toksikologi perlu melibatkan species hewan yang boleh digunakan, dimana jumlah senyawa (toksikan) yang diberikan kepada biota tersebut sedemikian besar sehingga tercipta efek toksisitas yang nyata.Kriteria Uji Toksisitas (Rand dan Petrocelli, 1985)Uji harus diterima secara meluasUji harus mampu memprediksi efek dari berbagai zat dengan biota yang berbeda. Prosedur uji harus memiliki dasar secara statistik dan harus dapat diulang pada laboratorium yang berbeda dengan hasil yang relatif sama.Data harus meliputi efek dari suatu range konsentrasi tertentu dengan durasi ekspose tertentu dan juga harus dapat dilakukan interpolasi secara grafis, analisa statistik dan evaluasi kuantitatif lainnya.Data harus dapat digunakan untuk memperkirakan dampak Uji harus mudah dilakukan secara ekonomis.Uji harus sensitif dan realistis dalam desain.Faktor-faktor yang mempengaruhi toksisitasFaktor yang berkaitan dengan toksikan itu sendiri.Faktor yang berkaitan dengan pemaparan toksikanFaktor yang berkaitan dengan frekuensi pemaparan.Faktor yang berkaitan dengan biota.

Efek Pemaparan ToksikanEfek toksik akut adalah efek toksik yang terjadi dengan cepat sebagai hasil dari pemaparan yang terjadi dalam jangka pendek. Salah satu ukuran yang paling umum digunakan untuk biota akuatif adalah lethalitas atau mortalitas. Suatu toksikan dapat dikatan sangat beracun apabila dengan pamakaian secara langsung dapat mengakibatkan kematian sebesar 50% dalam biota uji dalam waktu yang singkat, yaitu antara 96 jam sampai dengan 14 hari.

Efek toksik kronis dan subkronis dapat terjadi apabila proses dari suatu toksikan menghasilkan efek yang menganggu sebagai akibat efek pemaparan tunggal, tetapi lebih sering oleh akibat dari pemaparan yang panjang dan berulang-ulang. Efek yang dihasilkan dapat terjadi dalam jangkap waktu yang relatif panjang, terutama bila konsentrasi pemaparannya rendah.Sifat Efek KronisEfek lethal merupakan suatu kegagalan dari pemaparan kronis biota untuk menghasilkan keturunan yang dapat terus hidup.

Efek sublethal yang paling umum adalah terjadinya perubahan perilaku, perubahan psykologis, perubahan biokimia, dan perubahan histologis. Kriteria Efek PemaparanDalam mengevaluasi substansi toksikan yang aman, perlu untuk mendapatkan arti yang tepat untuk menyatakan toksisitas dan metode kuantitatif dalam menghitungnya. Terdapat variasi kriteria untuk efek pemaparan atau nilai toksisitas yang dapat digunakan untuk membandingkan antara biota yang terpapar secara kimia dengan biota yang tidak terpapar.Secara alternatif dapat dipilih suatu kriteria atau nilai toksisitas yang relevan, dapat diopservasi secara tepat, dapat dipresentasikan, dapat diukur, dan penting secara biologis. Dalam hal ini umumnya digunakan lethalitas atau mortalitas sebagai indeksLethal Concentration (LC-50)Dalam menentukan toksisitas relatif dari suatu bahan kimia baru terhadap biota akuatik, uji toksisitas akut pertama kali digunakan untuk mengestimasi Median Lethal Concentration (LC-50) dari suatu toksikan dalam air, dimana biota mengalami pemaparan. LC-50 merupakan perkiraan konsentrasi toksikan yang dapat menghasilkan efek tertentu (mortalitas) pada 50% populasi dalam jumlah yang tidak terbatas, dari suatu species uji pada kondisi tetap dalam jangka waktu tertentu. Effective Concentration (EC-50)Efek lain selain mortalitas adalah dengan menggunakan Median Effective Concentration (EC-50). EC-50 adalah konsentrasi bahan kimia yang terestimasi untuk menghasilkan efek khusus, misalnya fisiologis dan perilaku (Rand dan Petrocelli, 1985).

NOEC (No Observed Effect Concentration)Selain itu, uji toksisitas akuatif dapat dikatagorikan dalam : lama pemaparan, situasi uji, kriteria efek yang digunakan untuk mengevaluasi organisme uji. Sehingga data yang diperoleh dapat memungkinkan peneliti untuk menentukan NOEC (No Observed Effect Concentration) atau tidak terjadi efek konsentrasi, dimana konsentrasi maksimal dari materi uji secara statistik signifikan tidak menimbulkan efek yang berbahaya bagi biota uji dibandingkan dengan kontrol pada uji spesifikLOEC (Lowes Observed Effect Concentration)LOEC (Lowes Observed Effect Concentration) atau MTC (Minimum Threshold Concentration) adalah konsentrasi terendah yang secara statistik signifikan memberi efek merusak pada biota uji dibandingkan pada kontrol pada uji spesifikBeberapa sistem untuk pemaparan dalam uji toksisitas akuatikStatic test, yaitu toksisitas ditambahkan ke dalam air hingga mencapai konsentrasi yang diinginkan. Biota uji dan kontrol ditempatkan dalam wadah atau chamber test dan tidak ada pengaliran air tambahan selama test dilakukan.Resirculation test, hampir sama dengan static test, tetapi kemudian air dialirkan melalui filter untuk mempertahankan kualitas air, namun tidak mengurangi konsentrasi toksikan. Kemudian air dikembalikan lagi ke dalam chamber.Renewal test, seperti static test, tetapi secara periodik dilakukan penggantian air (misalnya : 24 jam).Flow-trough test, pada umumnya test ini dilakukan dengan pengaliran air, dapat secara kontinyu atau intermitten.Metoda Uji ToksisitasSingle species test, sebagian metoda ini dilakukan di laboratorium. Uji ini menggunakan suatu jenis spesies yang dianggap mewakili biota pada kelasnya (missal, pisces). Kelemahan dari metoda ini adalah tingkat efek yang terjadi di laboratorium tidak dapat sama dengan yang di alam, sehingga hanya merupakan pendekatan saja.

Metoda Uji ToksisitasMulti species test dan ecosystem test, dapat juga dilakukan di laboratorium. Studi ini melibatkan laboratorium mikrokosmos atau model ekosistem. Laboratorium mikrokosmos berupa wadah (terbuat dari plastic atau gelas) yang berisi sample dari ekosistem alami (air, sediment, ikan invertebrate dan tumbuhan). Keuntungan dari uji ini adalah efek lebih dapat teridentifikasi disbanding dengan single spesies test, karena informasi dapat berhubungan langsung dengan pengaruh ekosistem akibat adanya toksikan. Mikrokosmos memiliki keterbatasan, karena lebih sederhana daripada ekosistem alami.Kontrol Uji ToksisitasWalaupun secara rinci setiap uji berbeda, biasanya dilakukan control terhadap pH, temperature dan konsentrasi DO. Biota dipapari dengan toksikan yang bervariasi pada setiap wadah (chamber). Kriteria untuk efek (misalnya : kematian, pertumbuhan, reproduksi) telah ditentukan sebelumnya, kemudian dievaluasi dengan membandingkan biota terpapar dengan biota kontrol untuk menjamin efek yang terjadi adalah pasti akibat dari pemaparan toksikan.

Uji Toksisitas AkutUji yang didisain untuk mengevaluasi toksisitas relatif dari bahan kimia pada biota akuatik terseleksi untuk jangka waktu pemaparan yang pendek dengan konsentrasi bahan kimia yang bervariasi. Kriteria efek untuk ikan adalah kematian, untuk invertebrata adalah kemampuan berpindah atau kehilangan keseimbangan serta pada alga adalah terjadinya pertumbuhan. Uji tersebut dilakukan dengan penetapan waktu selama 24 atau 96 jamUji Toksisitas KronikKenyataan bahwa bahan kimia tidak mempunyai efek merugikan pada organisme akuatik pada uji toksisitas akut, tidak memberikan indikasi bahwa bahan kimia tersebut tidak beracun pada biota. Uji toksisitas kronik bersifat mengevaluasi efek merugikan yang mungkin dari toksikan pada pemaparan jangka panjang dengan konsentrasi sublethal. Pada uji biota uji dapat dipapari sepanjang siklus reproduksi kehidupan atau dapat juga pada sebagian siklus yaitu pada tahap kehidupan yang sensitif. Data yang diperoleh dari sebagian siklus hidup atau keseluruhan siklus hidup dapat digunakan untuk mengestimasi MATC (Maximum Acceptable Toxican Concentration), yaitu estimasi konsentrasi ambang dari bahan kimia yang dibatasi NOEC yaitu konsentrasi tertinggi yang tidak merusak dan LOEC yaitu konsentrasi terendah yang berefek merusak. Dengan kata lain nilai NOEC < MATC < LOECPRAKTEK UJI TOKSISITAS

Bahan dan AlatBak aklimatisasi (kolam ikan) yang mampu menampung seluruh biota dengan kapasitas 300 liter (ukuran bak 6 x 3 x 0,7 m)Bak uji yang digunakan untuk percobaan berupa ember plastik dengan kapasitas 15 liter sebanyak 18 buah.Thermometer digunakan untuk mengukur suhu.pH meter untuk mengukur pH airProses pengoperasianPada uji toksisitas ini dilakukan variasi terhadap konsentrasi toksikan yang dinyatakan dalam prosentase volume toksikan dalam volume total air. Variasi dilakukan untuk mendapatkan nilai konsentrasi toksikan yang dapat mempengaruhi biota uji apabila toksikan tersebut ditambahkan ke dalam lingkungan hidupnya.Sistem pemaparanSistem pemaparan yang digunakan dalam uji toksisitas ini adalah Static Test, dimana biota uji dan kontrol ditempatkan pada wadah dan tidak ada pengaliran air tambahan selama uji dilaksanakan. Dengan beberapa keuntungan antara lain : sederhana, relatif murah serta estimasi hasil toksisitas lebih baik.Aklimatisasi Biota UjiAklimatisasi ini dilakukan sebelum uji toksisitas dilakukan. Dipilih biota uji berupa ikan Mas dengan panjang tubuh antara 3-5 cm ( berumur 3-4 minggu) sesuai dengan prosedur baku uji toksisitas (Mangkoedihardjo, 1999)Tujuan AklimatisasiUntuk mengadaptasikan biota uji pada kondisi lingkungan yang berbeda dengan tempat asalnya seperti : suhu, cahaya dan kualitas air.Memastikan bahwa biota uji tidak membawa penyakit sehingga layak untuk uji toksisitas.

Pengumpulan DataRange Finding Test, Acute Toxicity Test dan Prolonged Toxicity TestRange Finding Test,Setelah aklimatisasi berakhir, dilakukan uji toksisitas untuk mencari LC-50. Tahap ini merupakan uji awal untuk menentukan konsentrasi terkecil yang menyebabkan kematian biota uji sebesar 100%.Acute Toxicity TestAcute Toxicity test ini untuk menentukan efek kematian dalam jangka waktu relatif pendek. Biasanya ditetapkan sebagai LC-50 yaitu 50% biota uji yang terpapar mati pada waktu pemaparan tertentu yaitu : 96 jamProlonged Toxicity TestTes ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh atau efek lama waktu pemaparan.Metoda AnalisisMetoda analisis yang dimaksudkan dalam uji toksisitas ini adalah metoda pengolahan data untuk menentukan nilai LC-50. Untuk menentukan nilai LC-50 ini digunakan Metode Litchfield-Wilcoxon.Harus ada efek akut parsial dalam pegujianMemperhitungkan batas-batas kepercayaan 95% dari hasil EC-50TERIMA KASIH