KELOMPOK 3 TOKSIKOLOGI HASIL PERAIRAN

Microcystis aeruginosa

Klasifikasi Taksonomi

Kingdom : Eubacteria

Phylum : Cyanobacteria

Class : Cyanophyceae

Order : Chroococcales

Family : Microcystaceae

Genus: Microcystis

Species : Microcystis aeruginosa

Cyanobacterial bloom visible as green scum on the water

of the Hartbeespoort Dam, South Africa (December 2002).

Morfologi

Cyanobacteria adalah kelompok phytoplankton yang mendominasi perairan air tawar yang mengalami eutrofikasi (Davidson, 1959; Negri et al.,1995). Cyanobacteria termasuk prokariota yang memiliki dinding sel yang terbentuk dari lapisan peptidoglycon dan lipopolysaccharide, tidak seperti alga hijau yang terbentuk dari cellulose (Skulberg et al., 1993). Semua Cyanobacteria adalah photosynthetic dan memiliki chla (Chlorophyll-a).

Individual cells, BF image. Stanwick Lakes Northamptonshire, UK.. 03 Aug 2006. ©

C.F.Carter (chris.carter@6cvw.freeuk.com)

microcystin–LR, dimana variabel L–amino acids adalah leucine (L) dan argenine (R) (An and Carmichael, 1994). Bagian adda and D-glutamic acid dari molekul microcystin-LR berperan penting pada hepatoxicity pada microcystins.

Toksin microcystin yang paling umum

Nama Toksin

Struktur Toksin

Struktur kimia dari microcystin-LR (An and Carmichael, 1994).

Gejala(Hawkins et al., 1985; Turner et al., 1990) Menimbulkan penyakit seperti:Hepatoenteritisa symptomatic pneumonia (gejala radang paru – paru)DermatitisDisebabkan oleh konsumsi atau terkena kontak dengan air yang terkontaminasi toksin yang diproduksi cyanobacteria.

(Bell and Codd, 1994) Penyakit yang disebabkan oleh toksin dari cyanobacteria terhadap manusia dibagi dalam 3 kategori;Gastroenteritis and related diseasesAllergic and irritation reactionLiver diseases (Bell and Codd, 1994)

Selain itu microcystins juga diduga sebagai zat yang memicu tumor (An and Carmichael, 1994; Bell and Codd, 1994; Rudolph–Böhner et al., 1994; Trogen et al., 1996; Zegura et al., 2003).

Kontrol dan Degradasi dari Blooming Cyanobacteria

Cousins and coworkers (1996) pada percobaan dengan air waduk menggunakan level rendah dari microcystin-LR [10mg/L], bahwa degradasi toksin terjadi kurang dari satu minggu. Toksin stabil selama lebih dari 27 hari di dalam air deionisasi dan lebih dari 12 hari dalam air waduk yang telah disterilkan. (Biodegradasi)

Microcystin-LR dan RR mengalami deradasi lebih cepat ketika toksin terkena sinar UV pada panjang gelombang sekitar absorbsi maksimumnya [238-254nm] (Tsuji et al., 1995).

Untuk mengontrol cyanobacteria blooms, sel biasanya akan mengalami lisis apabila diberi bahan kimia seperti Reglone A, NaOCl, KMnO4, Simazine dan CuSO4 yang dapat menghambat sintesis pembuatan dinding sel baru, reaksi enzymatic atau photosynthesis (Kenefick et al., 1993, Lam et al., 1995).

Verhoeven and Eloff (1979) menyatakan bahwa tembaga (copper) adalah algicide yang efektif pada air alami untuk kontrol cyanobacteria. Pada konsentrasi sel M. aeruginosa yang diisolasi dari Hartbeesport Dam [UV-006] dan M. aeruginosa Berkeley strain 7005 [UV-007] 1.8x10 cells/ml [148 Klett units] ditambahkan copper sulphate, dan hasilnya 0.3 dan 0.4 ppm Cu2+ menurunkan tingkat pertumbuhan untuk sementara, sedangkan 0.5 ppm Cu2+ mengakibatkan kematian sel.

Hoeger and coworkers (2002) menemukan bahwa konsentrasi ozone minimal 1.5 mg/L dibutuhkan untuk memberikan potensial oksidasi yang cukup untuk menghancurkan toksin sebesar 5 x 10-5 M. aeruginosa sel/ml (total organic carbon (TOC), 1.56 mg/L). Sel mengalami lisis dan pembebasan toksin intraseluler.

Chemical control

Jones (1990) menunjukkan bahwa microcystins yang diekstrak dari M. aeruginosa blooms dibiodegradasi di perairan alami dalam 2-3 minggu. Jangka waktu ini akan berkurang beberapa hari apabila perairan pernah terkena microcystin.

Stewart and Brown (1969, 1971) melaporkan bahwa myxobacterium mampu membuat alga air tawar menjadi lisis.

Cole and Wynne (1974) mencatat bahwa ketika alga chrysophyte, Ochromonas danica dicampur ke dalam sebuah kultur dengan M. aeruginosa, terjadi penolakan 30 kali lipat dalam 10 menit sebagai hasil dari proses pencernaan oleh Ochromonas.

Newman and Barret (1993) menunjukkan bahwa penguraian oleh jerami barley dengan efektif menghambat pertumbuhan M. aeruginosa hingga seperenam dari yang dicapai dalam percobaan kontrol. Efek menghambat ini kemungkinan disebabkan oleh perilisan zat kimia selama proses penguraian mikrobia aerobik dengan jerami. Ini terlihat bahwa efek menghambat lebih sebagai algistatic daripada algicidal. Oleh karena itu, kehadiran dari penguraian menggunakan jerami barley dapat membantu mencegah blooming cyanobacteria.

Biological control

Cylindrospermopsis raciborskii

Kingdom: BacteriaPhylum: CyanobacteriaClass: CyanophyceaeOrder: NostocalesFamily: NostocaceaeGenus: CylindrospermopsisSpecies: C. raciborskii

Bakteri ini termasuk dalam filum Cyanobacteria. Bakteri ini berdinding tebal, silinder, spora seperti struktur yang dikenal sebagai Akinetes. Beberapa strain spesies ini mampu menghasilkan beberapa racun yang mempengaruhi manusia. cylindrospermopsin, anatoxin-dansaxitoxin

Lanjutan

cylindrospermopsin, memiliki kemampuan untuk mempengaruhi hati dan ginjal pada manusia serta penyebab reaksi ringan kulit setelah terpapar. Dua racun terakhir, yaitu anatoxin-dan saxitoxin, ditemukan pada kerang neurotoxins.Research telah menunjukkan bahwa C. raciborskii alami dapat menghasilkan hydroxytoluenebutylated , antioksidan, makanan aditif, dan bahan kimia industri.

C. raciborskii adalah spesies dari cyanobacteria yang unik karena dua alasan.Pertama, pada umumnya tidak membentuk permukaan atau lapisan pada saat blooming. Kepadatan sel C. raciborskii pada saat blooming maksimum terjadi 2-3m di bawah dari permukaan (Saker and Griffiths 2001)Kedua, C. raciborskii tidak menghasilkan senyawa volatil organik seperti geosmin dan MIB yang menyebabkan masalah rasa dan bau yang biasanya muncul bersama blooming alga (Chiswell et al. 1997).

C. raciborskii memiliki ukuran sangatlah kecil dibandingkan dengan alga lainnya. Filamennya disebut trichomes, biasanya panjang selnya 2-3 μm (St. Amand 2002a) dan panjangnya bervariasi, berkisar antara 10 – 120 μm (Briand et al. 2002). Sel-sel individual seringkali sulit untuk dibedakan karena mereka jarang mengerut di dinding sel. Panjang sel berkisar 3-10μm (lihat tabel 2.2). Perbedaan pada ukuran sel dikenal sebagai ciri umum dari populasi alami C. raciborskii (Hawkins et al. 2001). Karena C. raciborskii berukuran kecil, sering tidak dapat terjaring oleh plankton net.

Toxic

Cylindrospermopsin adalah racun utama dari C. raciborskii (St. Amand 2002a). Racun ini tergolong hepatotoksik yang menyebabkan kerusakan hati dan ginjal dalam pengujian pada tikus (Ohtani et al 1992;. Falconer et al 1999;. Hawkins et al 1985, 1997.). Bukti awal menunjukkan bahwa CYN juga bisa karsinogenik (Falconer dan Humpage 2001; McGregor dan Fabbro 2000 [Falconer 1996]; Shen et al 2002;. Humpage et al 2000.).

Anatoxin-a dan saxitoxin keduanya neurotoksin yang memengaruhi komunikasi antara saraf (Chorous dan Bartram 1999).

Struktur Kimia Cylindrospermopsin

Struktur kimia cylindrospermopsin terdiri dari setengah tricyclic guanidine dengan hydroxymethyluracil (Humpage and Falconer, 2003; Ohtani et al., 1992), memiliki rumus molekul C15H21N5O7S dan berat molekulnya sebesar 415.43 (Lewis, 2000).

Kontrol Toksin Intraselular

Slow Sand Filtration (Chorus and Bartram 1999).

Membrane Filtration(Griffiths and Saker 2003)

Coagulation Flotation(Chorus and Bartram 1999; Haider et al. 2003).

Dissolved Air Flotation(Chorus and Bartram 1999).

Kontrol Toksin Ekstraselular

Chlorination(Svrcek and Smith 2004).

Ozonation (Hoeger et al. 2002; Svrcek and Smith 2004).

Photochemical degradation (Svrcek and Smith 2004).

Activated Carbon (Svrcek and Smith 2004).

Daftar Pustaka

Oberholster PJ, Botha A-M and Grobbelaar JU. 2004. Microcystis aeruginosa: source of toxic microcystins in drinking water. African Journal of Biotechnology Vol. 3 (3), pp. 159-168

Jones, William W., Sarah Sauter. 2005. Distribution and Abundance of Cylindrospermopsis raciborskii in Indiana Lakes and Reservoirs. School of Public and Environmental Affairs Indiana University Bloomington, IN