Biomarker untuk Monitoring Perairan

Beberapa tahun terakhir ini, telah terjadi degradasi lingkungan yang serius terhadap ekosistem perairan, terutama karena polusi manusia. Konsentrasi polutan yang tinggi, baik dari pertanian dan limbah polutan ­­­­menyebabkan gangguan terhadap ekosistem perairan dan menjadi risiko bagi organisme yang bergantung pada sumber daya air dan juga untuk kesehatan manusia. Oleh karena itu, perlu mengidentifikasi penilaian biomarker untuk monitoring polusi manusia pada ekosistem perairan.

Biomarker biokimia dan fisiologis ditambah dengan analisis kimia sangat diperlukan dalam mengidentifikasi gradien kontaminasi, efek subletal dalam biota dan efek polutan terhadap lingkungan. Dalam beberapa tahun terakhir, dalam program penelitian tentang biomarker telah membantu menentukan kebutuhan untuk perbaikan di berbagai ekosistem laut, seperti di Venice dan Laut Hitam. Dalam beberapa dekade terakhir, Pencemaran lingkungan telah meningkat karena sejumlah besar industri,pertanian,komersial, limbah domestik dan emisi serta zat berbahaya . Mayoritas polusi lingkungan yang mengancam kesehatan manusia sebagian besar polutan kimia tersebut memasuki laut , sungai, danau dan lahan basah. Polusi kimia laut telah menjadi perhatian global dalam Lingkungan laut telah terkontaminasi oleh bahan kimia seperti produk berbasis minyak, pestisida, pupuk, logam berat , tumpahan minyak disengaja , limpasan dari daerah pesisir , senyawa antifouling , dan bahan plastik (Schetino et al., 2012:20; Au et al., 2004:817; Valavanidis et al., 2012:2)

Biomarker berfungsi  untuk melakukan penilaian resiko manusia dan ekologi melalui biomarker. Biomarker merupakan indikator internal yang diukur dari perubahan organisme pada tingkat molekuler atau seluler yang dapat menawarkan potensi besar untuk memahami penyakit dimediasi lingkungan dan untuk meningkatkan proses penilaian risiko . Sebuah biomarker yang valid juga bisa dianggap sebagai peristiwa penting yang menghubungkan paparan lingkungan khusus yang baik dan sehat. Ekosistem laut dan darat yang ditandai dengan keseimbangan antara anorganik dan organik merupakan isu lingkungan yang Sangat diperlukan dalam penilaian resiko manusia dan ekologi (Au et al., 2004:818; Valavanidis et al., 2012:3).

1. Awal Perkembangan Biomarker untuk Monitoring Pencemaran Perairan.

Dewan Riset Nasional Amerika Serikat menganjurkan penggunaan pendekatan biomarker. Biomarker mulai dimasukkan dalam protokol manajemen rutin dan dikombinasi dengan analisis kimia yang digunakan untuk menghubungkan paparan bahan kimia dan respon biologi. Biomarker ini telah digunakan bersama-sama dengan komersial tes enzyme-linked immunosorbent (ELISA), yang menggunakan antibodi untuk menentukan konsentrasi kontaminanasi lingkungan dan penilaian pengendapan lumpur dan air  Pendekatan ini dinamakan sebagai rapid pencemaran laut (RAMP) pendekatan ini telah mengalami pengujian awal di Brasil , Kosta Rika , dan Vietnam. Di Eropa perairan pesisir dilindungi oleh Water Framework Directive ( WFD ) dan laut dilindungi oleh Marine Strategi Framework Directive ( MSFD ) . Negara Anggota ingin mencapai kesepakatan umum bahwa tujuan yang harus dicapai dalam rangka menjaga status ekologi lingkungan laut, seperti: mengurangi konsentrasi senyawa kimia prioritas agar tidak melebihi batas yang ditetapkan untuk senyawa kimia , dan mengurangi efek pada populasi dan individu. Oleh karena itu, Untuk mencapai tujuan, kualitas air harus dimonitoring untuk identifikasi, penilaian dan pengelolaan risiko bagi biota yang timbul dari polusi kimia yang  dibuang ke lingkungan laut (Schetino et al., 2012:20; Au et al., 2004:818)

Berdasarkan data biomarker untuk stasiun RGB bahwa  ikan telah mengalami kontaminasi kronis. Studi sebelumnya (Davis et al., 1995; TNRCC ,1997) menunjukkan potensi dampak bahan kimia beracun pada biota di Arroyo Colorado di Harlingen dan di Rio Grande di Brownsville , dan kontaminasi dari pertanian dan ekstraksi energi serta konsentrasi kontaminasi unsur organoklorin yang cukup besar dapat berpotensi membahayakan populasi spesies ikan. Konsentrasi Hg juga tetap pada konsentrasi yang berpotensi berbahaya di impoundments mainstem , yang dihuni oleh spesies satwa liar, yang rentan termasuk federal terdaftar elang botak (Haliaeetus leucocephalus) dan interior paling tern (Sterna antillarum athalassos) . Selain itu, penggunaan pestisida pertanian seperti atrazin , klorpirifos, diazinon dan telah terdeteksi bahwa berpotensi bermasalah di bawah RGB (Schmitt et al., 2005:162)

2. Jenis-Jenis Polutan Kimia di Perairan

Metode penilaian risiko dirancang untuk memberikan perkiraan kuantitatif kemungkinan dampak buruk yang terjadi sebagai akibat dari pencemaran lingkungan dari campuran beragam polutan kimia. Di antara berbagai jenis biomarker berikut ini telah mendapatkan perhatian khusus dalam studi ekotoksikologi : sitokrom ( indikator paparan kontaminan organik PAH , PCB , dll) P450 , DNA - kerusakan ( untai istirahat) dan besar DNA - aduk karena paparan anorganik mutagenik dan xenobiotik organik , penghambatan acetylcholinesterase   (AChE ) aktivitas ( organophosphorous , karbamat, Cd , PB , Cu , dll) , metallothionein sintesis dalam hati dan jaringan lain ( paparan logam Zn , Cu , Cd , Hg , Fe , dll) , antioksidan enzim ( superoxide dismuatse , katalase, glutathione transferase ) ( paparan ROS , radikal bebas , polusi menyebabkan stres oksidatif , peroksidasi lipid (oksidan , logam , dll) , dan vitellogenin induksi (zat estrogen) (Valavanidis et al., 2002:1)

Studi ekotoksikologi menggunakan biomarker dalam rangka membangun risiko pencemaran lingkungan untuk komponen kunci dalam ekosistem . asumsi dasarnya adalah bahwa dengan memantau konsekuensi yang merugikan bagi spesies yang menempati posisi penting di tingkat trofik ekosistem . dengan cara ini hasilnya mungkin memberikan wawasan integritas ekosistem sebagai keseluruhan . Pengukuran toksisitas pada spesies sensitif ( spesies sentinel ) dapat digunakan sebagai peringatan dini dari penurunan populasi dan sebagai titik akhir ekologis yang relevan . penilaian risiko ekologis harus bertujuan dalam pelestarian keutuhan ekosistem. Penerapan pendekatan Biomarker sejauh ini terbatas, karena metode analisis rinci lokasi studi yang terkontaminasi mahal dan menghabiskan waktu, tetapi juga oleh kurangnya pemahaman tentang bagaimana biomarker dapat dimasukkan ke dalam instrumen hukum. Integrasi penelitian tentang pengukuran efektivitas kemampuan  biaya dan risiko manusia dan lingkungan, Hal ini didukung oleh WHO melalui Program Internasional Keamanan Bahan Kimia (IPCS ), otoritas pusat pada perlindungan lingkungan di Amerika Serikat, Badan Perlindungan Lingkungan ( EPA ), Uni Eropa melalui Badan Perlindungan

3. Penggunaan Biomarker untuk Monitoring Pencemaran Perairan

Lingkungan dan berbagai Direktif lingkungan (OECD) dan Organisasi untuk Kerjasama Ekonomi dan Pembangunan, yang berkaitan dengan isu-isu global keamanan bahan kimia dan industri kimia, Lembaga perlindungan lingkungan hidup di sebagian besar negara maju menggunakan biomarker, kombinasi legislasi dan program pemantauan biologis untuk memeriksa polutan kimia untuk mengidentifikasi daerah perairan dan habitat yang beresiko pada pencemaran lingkungan. Banyak alat ekotoksikologi yang tersedia untuk mendeteksi penilaian resiko terhadap konsentrasi polutan dan limbah yang masuk ke perairan.Hal ini termasuk pemantauan komposisi komunitas untuk mengukur perubahan dalam keragaman spesies dan sedimen kimia dan analisis  jaringan untuk menentukan bioavailabilitas dan bioakumulasi kontaminasi. Selain itu, biomarker yang dapat digunakan berhubungan perubahan molekuler, seluler , atau fisiologis diukur dalam paparan rangkain biomarker mulai dimasukkan dalam protokol manajemen rutin dan digabungkan dengan analisis kimia yang digunakan untuk menghubungkan paparan bahan kimia dan respon biologi (Gallaway et al., 2002 :2219;Valavanidis et al., 2002:2)

Biomarker dapat diklasifikasikan menjadi biomarker eksposur, dan efek biomarker yang dapat memberikan perbedaan kontribusi untuk pemantauan lingkungan dan penilaian resiko. Biomarker merupakan ukuran respon suborganisme dalam organisme atau sistem biologis yang memberikan efek terhadap ekosistem. Sebagian besar negara-negara telah menggunakan pendekatan biomarker untuk melalukan penilaian dan pemantauan terhadap ekosistem perairan. Biomarker digunakan untuk mendeteksi tingkat bahan pencemar, sehingga dapat mendeteksi kerentanan penyakit yang dapat menggangu lingkungan dan kelangsungan hidup manusia.

Efek dari kontaminan biologis di tingkat bawah (misalnya biokimia,seluler, fisiologis) pada umumnya terjadi lebih cepat daripada di tingkat yang lebih tinggi (misalnya, dampak ekologi ) dan karena itu dapat memberikan peringatan terhadap efek toksikologi dalam populasi..

Negara-negara Eropa, telah melakukan banyak eksperimen terhadap senyawa polutan di perairan menggunakan pendekatan biomarker, walaupun terdapat beberapa kendala biaya yang tinggi dan menghabiskan waktu yang panjang, namun program eksperimen melalui pendekatan biomarker telah dimasukkan dalam protokol manajemen rutin dan instrumen hukum.

Referensi : +International Journal of Science and Research (IJSR)