Mt lasut 2009-hg-indo-jchem
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Mt lasut 2009-hg-indo-jchem

on

  • 592 views

 

Statistics

Views

Total Views
592
Views on SlideShare
592
Embed Views
0

Actions

Likes
0
Downloads
0
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

Mt lasut 2009-hg-indo-jchem Mt lasut 2009-hg-indo-jchem Document Transcript

  • 420 Indo. J. Chem., 2009, 9 (3), 420 - 424 METHYL MERCURY PRODUCTION IN NATURAL-COLLECTED SEDIMENT WITH DIFFERENT GEOCHEMICAL PARAMETERS Produksi Metil Merkuri dalam Sedimen Alami dengan Parameter Geokimia yang Berbeda Markus T. Lasut1.*, Hardin F. Rares2, and Yoshiaki Yasuda3 1 Faculty of Fisheries and Marine Science, Sam Ratulangi University, Jl. Kampus Unsrat Bahu, Manado 95115, Sulawesi Utara, Indonesia 2 Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Manado Sate University, Tondano, Sulawesi Utara, Indonesia 3 Natural Sciences Laboratory, National Institute for Minamata Disease, Minamata City, Kumamoto, Jepang Received August 28, 2009; Accepted September 28, 2009 ABSTRACT Production of methyl mercury (MeHg) has been shown in laboratory experiments using mercuric chloride(HgCl2) compound released into natural-collected sediments with different geochemical conditions. While the HgCl2concentration was 30 µl of 113 ppm of HgCl2, the geochemical conditions [pH, salinity, total organic content (TOC),sulfur] of sampled sediments were A: 8.20, 0.00 ppt, 1.97%, and 0.92 ppt, respectively; B: 7.90, 2.00 ppt, 4.69%,and 1.98 ppt, respectively; and C: 8.20, 24.00 ppt, 1.32 %, and 90.90 ppt, respectively. A control was set with noHgCl2. Samples and control were incubated in room temperature of 27 ± 1 °C. Observations were done along 9 dayswith interval of 3 days. While total Hg was measured using mercury analyzer with Cold Vapor-Atomic AbsorbtionSpectrophometer (CV-AAS) system, MeHg was measured by using a gas chromatograph with ECD detector afterextracted by dithizone-sodium sulfide extraction method. The result shows that MeHg was found in both treatmentand control experiments. The concentrations of the MeHg varied according to the geochemical condition of thesampled sediments. Peak production of MeHg occurred on the third day; however, the production was notsignificantly affected by the incubation time. Optimum production was found inversely related to the pH, in whichhighest and lowest the pH formed an ineffectively methylated mercury species. The TOC was significantly correlatedto the optimum production. Salinity and sulfate contents were found not correlated to the optimum of MeHgproduction.Keywords: Methyl mercury; methylation process; sediment; biogeochemistryPENDAHULUAN dalam pabrik, seperti yang terjadi di dalam pabrik asetil-aldehida Chisso Corp., sehingga menyebabkan Merkuri (Hg) berada di lapisan biosfer melalui pencemaran di Teluk Minamata, Jepang [7-8].beberapa proses, yaitu aktivitas gunung berapi, Dewasa ini, banyak kajian terfokus untukpelepasan dari bebatuan, dan pengambilan kembali oleh mengungkap fenomena metilasi Hg alamiah, di manamanusia di mana Hg sebelumnya telah terlepas di dalam telah diketahui bahwa ada 2 komponen yang berperantanah, sedimen, air, dan limbah buangan kegiatan [1]. dalam proses ini, yaitu komponen hayati (biotik) danMasukan Hg dari aktivitas manusia kadang-kadang nir-hayati (abiotik). Pengaruh komponen hayati dalammenyebabkan peningkatan konsentrasi Hg di alam, proses metilasi telah banyak diketahui, di mana prosesseperti yang ditunjukkan pada kasus di Teluk Minamata, tersebut terfokus pada peranan mikroorganisme [9-11].Jepang [2]. Kegiatan pertambangan rakyat skala kecil Sedangkan komponen nir-hayati adalah sebaliknya,yang menggunakan Hg untuk mendapatkan emas karena belum terungkap sepenuhnya. Komponen-melalui proses amalgamasi merupakan salah satu komponen seperti derajat keasaman (pH), salinitas,sumber utama Hg dari kegiatan manusia, selain bahan organik, dan sulfat telah diketahui sangatpembakaran fosil dan industri alkali-klor [3-4]. Saat ini, berperan dalam proses metilasi [12-14].kegiatan pertambangan rakyat skala kecil tersebar luas Keberadaan metil merkuri (MeHg) di alam sangatdi negara-negara berkembang, temasuk Indonesia [4-6]. penting untuk dikaji, karena Hg jenis ini adalah sangat Merkuri (Hg) dapat termetilasi secara alamiah beracun dan sangat berbahaya bagi kesehatanmenjadi metil merkuri (MeHg); proses metilasi tersebut manusia, di mana dapat menyebabkan penyakit yangmerupakan suatu fenomena alamiah. Namun, Hg dapat tak dapat disembuhkan, bahkan kematian. Langstonjuga termetilasi melalui serangkaian proses kimiawi di [15] menyarankan bahwa faktor-faktor yang* Corresponding author. Tel/Fax : +62-431-868027Email address : markus_lasut@yahoo.comMarkus T. Lasut et al.
  • Indo. J. Chem., 2009, 9 (3), 420 - 424 421mempengaruhi ketersediaan dan tingkat racun Hg di menggunakan sendok pada lapisan permukaan dasardalam sedimen hendaknya dikaji dan diungkap. sungai pada kedalaman antara 10 sampai 20 cm dan Sehubungan dengan hal tersebut maka kajian ini dimasukkan ke dalam plastik polietilen. Bersamandilakukan di mana bertujuan untuk mengevaluasi dengan itu, salinitas dan pH diukur in situ, masing-kapasitas dan potensi produksi MeHg melalui proses masing diukur dengan menggunakan alatmetilasi yang terjadi di dalam sedimen alamiah dengan salinorefraktometer dan pH-meter.kondisi geokimia yang berbeda. Selanjutnya, di laboratorium, masing-masing sampel (berdasarkan lokasi pengambilan) disiapkanMETODE PENELITIAN untuk percobaan. Sampel dipisahkan dari porewaternya dan sampel sedimen tanpa porewaterBahan disama-ratakan (homogen) dengan cara diaduk secara perlahan-lahan. Hal ini dilakukan karena ukuran Jenis Hg yang digunakan sebagai bahan utama partikel sampel nampak tidak seragam.dalam percobaan adalah merkuri klorida (HgCl2). Untuk Porewater (125 mL) dan sedimen (25 g) darimengevaluasi produksi MeHg maka dilakukan masing-masing sampel disiapkan untuk pengukuranpengukuran konsentrasi merkuri total (THg) dan MeHg. kondisi geokimia, di mana porewater untuk pengukuranBahan-bahan utama yang digunakan untuk mengukur sulfat dengan menggunakan panduan dari GreenbergTHg adalah asam nitrat, asam sulfat, asam perklorat, dkk. [13] dan sedimen untuk pengukuran kandungandan air distilasi; dan untuk MeHg adalah toluen, etanol, organik total (KOT) dengan menggunakan panduanlarutan baku MeHg, larutan dithizone (0,05% dan dari Holme and McIntyre [16].0,01%), natrium hidroksida (1M dan 0,1M), EDTA (20%),asam klorida (1M dan 2M), dan air distilasi. Percobaan Kemudian, masing-masing sampel sedimenAlat dimasukkan ke dalam 8 botol percobaan sampai penuh dan 30 µL HgCl2 113 ppm (sebagai perlakuan) serta Peralatan utama yang digunakan untuk 5 mL porewaternya dimasukkan ke dalam botol yangpengambilan dan persiapan sampel sedimen adalah telah berisi sampel tersebut. Setelah selesai, botolsendok pengambil sedimen (terbuat dari stainless-steel), ditutup rapat (untuk mencegah terjadinya pertukarankantong plastik polietilen, Global Positioning System udara) dan dikocok untuk memungkinkan sampel(GPS), salinorefraktometer, dan pH-meter; untuk sedimen, Hg, dan porewater tercampur merata.percobaan adalah botol percobaan (terbuat dari gelas, Sampel sedimen untuk kontrol (tanpa Hg) jugavolume 50 mL, menggunakan penutup), inkubator, dan disiapkan bersamaan. Selanjutnya, sampel tersebut ditermometer ruang; untuk pengukuran THg adalah gelas inkubasi dengan suhu ruang 27 ± 1 °C. Pengamatanukur (ukuran 50 mL, tinggi 150 mm), baki pemanas dilakukan pada waktu (hari) 0, 3, 6, dan 9. Pada setiap(sampai 250 °C), dan spektrofotometer serapan atom waktu pengamatan, 1 set botol percobaan (2 botol(SSA) yang menggunakan sistem udara dingin (SUD); perlakukan dan 1 botol kontrol) diambil untukuntuk pengukuran MeHg adalah sentrifus, pencampur pengukuran THg dan MeHg. Sampel percobaanresiprokal, funnel (200 mL), tabung sentrifus (volume 50 disimpan dalam ruang beku sebelum dilakukanmL, menggunakan penutup), gelas ukur (menggunakan pengukuran [17].penutup), pipet, dan detektor penangkap elektron tipekromatografi gas. Pengukuran Hg Semua pengukuran Hg (THg dan MeHg)Prosedur Kerja dilakukan di Laboratorium Ilmu Alam NIMD (National Institute for Minamata Disease), Jepang. SemuaPengambilan dan persiapan sampel sedimen sampel disimpan dalam ruang beku sebelum dibawa Sampel sedimen diambil dari 3 lokasi di sepanjang ke Jepang. Pada saat transportasi ke Jepang, semuaSungai Tondano, Kota Manado, Sulawesi Utara. sampel disimpan dalam wadah tertutup bersamaKoordinat geografis (UTM) lokasi tersebut ditentukan dengan gel pendingin.menggunakan GPS, yaitu: (A) bagian sungai yang berair Merkuri total dalam sampel diukur dengantawar dan berada di dekat daerah permukiman (165397 menggunakan spektrofotometer serapan atom (SSA)LU, 708992 BT), (B) bagian sungai yang sedikit yang menggunakan sistem udara dingin (SUD)dipengaruhi oleh air laut dan berada di dekat muara menurut petunjuk Akagi dan Nishimura [18]. Sampelsungai (165354 LU, 705312 BT), dan (C) bagian sungai sedimen (sebanyak ± 0,3 g) dimasukkan di dalamyang sangat dipengaruhi oleh air laut dan berada di gelas ukur, ditambahkan 2 mL campuran asam nitratmuara sungai (165630 LU, 704989 BT). Sampel diambil dengan asam perklorat (1:1), ditambahkan 5 mL asamMarkus T. Lasut et al.
  • 422 Indo. J. Chem., 2009, 9 (3), 420 - 424sulfat, dan 1 mL air destilasi. Selanjutnya, tabung pengambilan maka digunakan Uji Statistika Analisistersebut dipanaskan pada 200 °C selama 30 menit. Sidik Ragam [22] yang diaplikasi menggunakan ©Setelah didinginkan, campuran di dalam tabung Program Minitab .dilarutkan dengan air destilasi sampai mencapai ukuran50 mL. Kemudian, campuran tersebut siap untuk HASIL DAN PEMBAHASANdianalisis. Metil merkuri (MeHg) dalam sampel diukur dengan Kondisi Geokimia Sampelmenggunakan detektor penangkap elektron tipekromatografi gas setelah sampel diekstraksi dalam Dari hasil pengukuran parameter salinitas, pH,KOH-ethanol (1:1) dan dithizone, ekstraksi H2S dan KOT, dan sulfat (Tabel 1), diketahui bahwa ketigadithizone menurut petunjuk Ikingura dan Akagi [19] dan sampel sedimen yang digunakan dalam percobaanMatsuyama dkk. [20]. Metil merkuri dianalisis dari memiliki kondisi geokimia yang berbeda satu denganlapisan toluen hasil ekstraksi di atas, setelah 2M HCl lainnya. Berdasarkan kandungan sulfat, sampeldikeluarkan melalui pengisapan. Setiap pengukuran sedimen tipe C > B > A dan sampel sedimen tipe Cdilakukan 2 kali (duplikat). menunjukkan salinitas tertinggi. Untuk referensi pengukuran THg dan MeHg,digunakan sampel sedimen CRM 580 (Certified Proses Metilasi HgReference Material 580) yang dikeluarkan oleh KomisiEropa [21]. Pengukuran referensi diulang sebanyak 6 Selama masa inkubasi (3, 6, dan 9 hari), proseskali. metilasi dan demetilasi Hg terjadi di dalam wadah percobaan. Proses metilasi optimum terjadi padaAnalisis data periode inkubasi 3 hari, dan proses demetilasi terjadi Untuk menguji data variasi konsentrasi dan pada periode inkubasi 6 hari dan 9 hari.proporsi antara THg dan MeHg berdasarkan lokasi Tabel 1. Tipe sampel sedimen berdasarkan kondisi geokimianya Lokasi pH Salinitas (ppt) KOT (%) Sulfat (ppt) Tipe Sedimen Pengambilan A 8,20 0,00 1,97 0,92 A B 7,90 2,00 4,69 1,98 B C 8,20 24,00 1,31 90,90 CGambar 1. Pola produksi MeHg yang terjadi di dalam kondisi percobaan dengan tipe sampel sedimen berbeda (A,B, C). Rasio THg-MeHg ditampilkan dalam bentuk rerata ± standar deviasi. Produksi MeHg tidak signifikan secarastatistika (p>0,05).Markus T. Lasut et al.
  • Indo. J. Chem., 2009, 9 (3), 420 - 424 423Gambar 2. Hubungan antara pH dan produksi MeHg Gambar 4. Hubungan antara KOT dan produksi MeHgyang terjadi setelah 3 hari periode inkubasi dalam suhu yang terjadi setelah 3 hari periode inkubasi dalam suhu27 ± 1 °C 27 ± 1 °C Gambar 5. Hubungan antara sulfat dan produksi MeHgGambar 3. Hubungan antara salinitas dan produksi yang terjadi setelah 3 hari periode inkubasi dalam suhuMeHg yang terjadi setelah 3 hari periode inkubasi dalam 27 ± 1 °Csuhu 27 ± 1 °C Produksi MeHg bervariasi menurut kondisi Kapasitas metilasi dapat menjelaskan beberapageokimia sampel; variasi tersebut nyata secara statistika hal, yaitu: keefektifan Hg termetilasi, keberadaan(p<0,05). Konsentrasi MeHg tertinggi terjadi dalam populasi mikroorganisme metilator, dan terjadinyasampel sedimen Tipe B, dan terendah dalam sampel proses metilasi secara enzimatik.Tipe C. Periode inkubasi tidak berbeda nyata secara Kapasitas mediasi dari masing-masing sampelstatistika (p>0,05). Hal ini mengindikasikan bahwa sedimen untuk menunjang terjadinya proses metilasiproduksi MeHg terjadi sepanjang periode inkubasi bervariasi, di mana tergantung pada kondisi geokimia(Gambar 1). sampel sedimen tersebut. Pada sampel Tipe B, proses Produksi MeHg berkorelasi dengan kondisi metilasi enzimatik terjadi pada pH optimum. Salinitasgeokimia sampel (Gambar. 1), di mana produksi rerata yang rendah menyebabkan membran sel secara efektifberkorelasi negatif secara signifikan (p<0,05) dengan mengakumulasi HgCl2 ke dalam sel [23], dan padaparameter salinitas (Gambar. 2) dan sulfat (Gambar. 3). konsentrasi sulfat tertentu sedimen dapat menunjangPola yang sama ditunjukkan oleh parameter pH aktivitas biometilator [14].(Gambar. 4), tetapi tidak signifikan secara statistika Laju metilasi sampel sedimen Tipe B lebih tinggi(p>0,05). Sedangkan dengan KOT (Gambar. 5), korelasi dari Tipe A dan C. Hal ini disebabkan oleh rendahnyapositif terjadi secara signifikan (p<0,05). daya dukung kondisi geokimia sedimen Tipe A dan C Produksi MeHg maksimum terjadi pada periode tersebut dalam menunjang pertumbuhan populasiinkubasi 3 hari di mana produksi yang dihasilkan sampel mikroorganisme metilator [9]. Ketersediaan KOTsedimen Tipe A, B, dan C masing-masing sebesar 52 : merupakan komponen yang penting dalam menunjang58 : 33, dengan rasio laju produksi masing-masing proses metilasi, karena ketersediaan KOT yang rendahsebesar 1 : 16 : 7. Laju produksi tersebut menunjukkan tidak dapat menunjang pertumbuhan populasipotensi masing-masing tipe sedimen dalam mikroorganisme metilator [12,23]. Derajat pH yangmemproduksi MeHg (Gambar. 1). Selanjutnya, potensi tinggi dan salinitas rendah menunjang terbentuknya Hgreproduksi tersebut menunjukkan kapasitas masing- jenis Hg(OH)2 [12]. Derajat salinitas yang tinggi padamasing kondisi geokimia sedimen untuk sampel sedimen Tipe C menyebabkan permeabilitasmembantu/memediasi proses metilasi yang terjadi. sel dari mikroorganisme menurun [23]. TingkatMarkus T. Lasut et al.
  • 424 Indo. J. Chem., 2009, 9 (3), 420 - 424konsentrasi sulfat yang tinggi dapat menghambat proses Hazardous Waste Sites: Mercury, NOAA Technicalmetilasi [14]. Memorandum NOS ORCA 100, NOAA-NOS, Seattle.KESIMPULAN 10. King, J.K., Gladden, J.B., Harmon, S.M., and Fu, T.T., 2001, Wetland Mesocosms Containing Beberapa hal yang dapat disimpulkan adalah Gypsum-Amended Sediments and Scirpuskapasitas sampel sedimen untuk membantu terjadinya californicus, http://www.osti.gov/bridge/.proses metilasi Hg bervariasi tergantung pada kondisi 11. Ekstrom, E.B., Morel, F.M.M., and Benoit, J.M.,geokimia sampel tersebut. Dalam penelitian ini, sampel 2003, Appl. Environ. Microbiol., 69, 9, 5414-5422.sedimen Tipe B memiliki kapasitas tertinggi. 12. Morel, F.M.M., Kraepiel, A.M.L., and Amyot, M.,Selanjutnya, produksi MeHg dari masing-masing sampel 1998, Annu. Rev. Ecol. Syst., 29, 543-66.sedimen menunjukkan pola yang sama, di mana 13. Greenberg, A.E., Clesceri, L.E., and Eaton, A.D.,produksi tersebut terjadi pada periode 3 hari. Selain itu, 1992, Standard Methods for the Examination of thproduksi MeHg berkorelasi positif terhadap KOT dan Water and Wastewater, 18 ed., APHA,negatif terhadap salinitas, sulfat, dan pH. Washington. 14. Benoit, J.M., 1999, The Effects of Sulfate andUCAPAN TERIMA KASIH Sulfide on Mercury Methylation in Florida Everglades, Progress Report, Penulis menyampaikan terima kasih kepada http://es.epa.gov/ncer/fellow/progress/ 97/.National Institute for Minamata Disease, Jepang, dan 15. Langston, W.J., 1990, Heavy metals in the marineFakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Universitas Sam environment, CRC Press Inc., Boca Raton, Florida.Ratulangi, yang telah memfasilitasi terlaksananya 16. Holme, N.A., and McIntyre, A.D., 1984, Methodskegiatan penelitian ini. for the Study of Marine Benthos, 2nd ed., Blackwell Scientific Publications Inc., Oxford.DAFTAR PUSTAKA 17. Benoit, J.M., Gilmour, C.C., and Mason, R.P., 2001, Appl. Environ. Microbiol., 67, 1, 51-58.1. UNEP, 2002, Global Mercury Assessment, UNEP 18. Akagi, H., and Nishimura, H., 1991, Advances in Chemicals, IOMC, Geneva, Switzerland. Mercury Toxicology, Plenum Press, New York, 53-2. Yasuda, Y., 2000, Water Pollution Control Policy 76. and Management: the Japanese Experience, Gyosei 19. Ikingura, J.R. and Akagi, H., 1999, Sci. Total Ltd., Tokyo, Bab 13. Environ., 234, 109-118.3. de Lacerda, L.D., dan Salomons, W., 1998, Mercury 20. Matsuyama, A., Liya, Q., Yasutake, A., Yamaguchi, from gold and silver mining: a chemical time bomb? M., Aramaki, R., Xiaojie, L., Pin, J., Li, L., Mei, L., Springer-Verlag, Berlin. Yumin, A., and Yasuda, Y., 2004, Bull. Environ.4. de Lacerda L.D., 2003, Environ. Geol., 43, 308-314. Contam. Toxicol., 73, 846-852.5. James, L.P., 1994, J. Geochem. Explor., 50, 493- 21. Quevauviller, Ph., Fortunati, G.U., and Filippelli, M., 500. 1997, The certification of the contents (mass6. Limbong, D., Kumampung, J., Rimper, J., Arai, T., fractions) of total mercury and methyl mercury in and Miyazaki, N., 2003, Sci. Total Environ., 302, estuarine sediment: CRM 580, European 227-236. Commission, BCR Informastion, Reference7. JPHA, 2001, Preventive Measures Against Materials, ECSC-EC-EAEC, Brussels, Environmental Mercury Pollution and Its Health Luxembourg. Effects, Public Health Association, Japan. 22. Fowler, J. and Cohen, L., 1990, Practical Statistics8. Canuel, R., Lucotte, M., and Rheault, I., 2004, for Field Biology, John Wiley & Sons, England. th Proceedings of the 7 International Conference on 23. Barkay, T., Gillman, M., dan Turner, R., 1997, Appl. Mercury as a Global Pollutant, Ljubljana, 364-368. Environ. Microbiol., 63, 11, 4267-4271.9. Beckvar, N., Field, J., Salazar, S., and Hoff, R., 1996, Contaminants in Aquatic Habitats atMarkus T. Lasut et al.