PROFIL TOKSISITAS LIMBAH KERAK KILANG MINYAK (GREEN COKE) TERHADAP MENCIT (Mus Musculus) IRYANTO YOSSA SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Profil Toksisitas Limbah Kerak Kilang Minyak (Green Coke) adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Bogor, Agustus 2008 Iryanto Yossa G451020051/BIK
ABSTRACT IRYANTO YOSSA. Toxicity Profile of waste slag from Oil Refinery (Green coke) in Mice (Mus Musculus). Under the direction of Maria Bintang and Edy Djauhari Purwakusumah. Green coke are waste resulting from oil refinement industry wich has potency as enviromental contaminant and presumed has toxic characteristic.. The aim of this research were to examine the potency of green coke as toxic and harmful waste, to determine LD 50 value, and to observe the effect of green coke on body weight and reproductive system on mice as testing animal for this research. There were two kind of green coke sample. Sample 2459 collected from carrier truck and sample 2460 collected from the ship. We use LD 50 assay method from OECD (2003), reproductive assay based on Watanabe (1991) and US EPA(1992) method to determine total concentration of heavy metal. Resulting data showed that green coke has no potency as toxic and harmful waste. The LD 50 could not be determined because toxicity test showed that on dosage more than 5000 mg/kg body weight, there were no incident of mortality on mice. But then with UK formula method, we were able to estimated the value of LD 50, in wich for green coke sample 2459 is 349.36 g/kg body weight and 3334.38 g/kg body weight for sample 2460. In general, for acute and subchronic toxicity test, there were tendency of weight decreasing in mice, along with the increasing of green coke dosage. In observation of green coke effect on reproductive systems, there were tendency that female mice administered with green coke on dose 2000 mg/kg body weight until the baby born, has delayed in birth. Also the birthweight of the baby was lower than control mice and statistically the difference is significant (P<0.05). Observation on the weight of liver, kidney and spleen, showed no difference compared to control mice. Observation on liver and kidney histopathology showed slight alteration on histology of those organs. Based on the resulting data, we concluded that green coke could be classified as non toxic and harmless substance within 30 day toxicity test observation. Key words: green coke, LD 50, toxicity, body weight, reproductive system
RINGKASAN IRYANTO YOSSA. Profil Toksisitas Limbah Kerak Kilang Minyak (Green Coke) terhadap Mencit (Mus musculus). Dibimbing oleh MARIA BINTANG dan EDY DJAUHARI Minyak bumi dan produk-produk turunannya sampai saat ini masih merupakan sumber energi utama yang sangat diperlukan bagi kelangsungan kehidupan manusia. Ekplorasi minyak bumi saat ini mencapai tiga miliar ton pertahun dan kemungkinan akan meningkat seiringi dengan kebutuhan industri akan sumber energi yang semakin besar. Produk produk turunan minyak bumi selain memiliki manfaat yang besar sebagai sumber energi, produk sampingnya memiliki pula efek negatif yang terkait dengan masalah pencemaran. Salah satu produk tersebut adalah green coke (petroleum coke) yang merupakan produk residu akhir dari proses penyulingan minyak mentah. Green coke merupakan produk minyak bumi yang dimanfaatkan sebagai sumber bahan bakar setara dengan batu bara, atau digunakan sebagai bahan pembuatan elektroda grafit, maupun dalam industri metalurgi (bahan pengisi baja, dalam bentuk calcined coke). Berdasarkan informasi dan data yang diperoleh, pada umumnya produk green coke dari hasil sulingan minyak bumi tergolong bahan yang tidak berbahaya (limbah B3). Tetapi pada green coke, beberapa komposisi bahan-bahan penyusunnya memiliki dugaan sebagai bahan/senyawa kimia yang berpotensi menimbulkan toksisitas. Salah satu diantaranya adalah kandungan logam berat didalamnya. Dalam rangka mencegah pencemaran dan kemungkinan bahaya yang ditimbulkan dari green coke ini, maka perlu dilakukan uji identifikasi untuk menentukan apakah bahan ini berpotensi untuk menjadi bahan beracun dan berbahaya (B3). Menurut Peraturan Pemerintah No 85 tahun 1999 tentang Pengolahan Limbah B3, selain berdasarkan sumber dan uji karakteristik, suatu bahan dapat dikategorikan sebagai B3 berdasarkan uji toksikologi. Uji toksikologi memiliki peranan kunci dalam penentuan bahan apakah tergolong B3 atau bukan. Identifikasi berdasarkan uji toksikologi dilakukan dengan menentukan nilai LD 50 akut dan atau uji kronis. Penelitian ini bertujuan untuk memberikan gambaran mengenai sifat toksisitas gren coke baik akut maupun subkronis/kronis dengan cara melakukan uji penentuan LD 50, uji pengaruh terhadap bobot badan mencit dan sistem reproduksi serta pengamatan histopatologi pada hati dan ginjal Penentuan LD 50 dilakukan dengan uji toksisitas akut metode OECD. Mencit jantan dengan bobot antara 21-24 gram dicekok green coke dengan dosis perlakuan 5 mg/kg BB; 50 mg/kg BB; 300 mg/kg BB; 2000 mg/kg BB, 5000 mg/kg BB, dan 15000 mg/kg BB dengan dosis tunggal. Mencit kemudian diamati selama 14 hari, dan selama waktu percobaan, bobot badan mencit ditimbang tiap hari. Jika ada kematian, dicatat, kemudian diambil hati, ginjal dan limpanya untuk dibuat preparat histologi. Pada hari ke-14, mencit yang masih hidup dibunuh dengan cara dibius menggunakan eter, kemudian dibedah, diambil hati, ginjal dan limpanya untuk dibuat preparat histologi. Uji reproduksi dilakukan untuk melihat pengaruh pemberian limbah green coke terhadap sistem reproduksi mencit. Disediakan 5 ekor mencit jantan dan 5 ekor mencit betina. Setelah mencit
diadaptasi, satu ekor mencit jantan dan satu ekor mencit betina dimasukkan ke dalam satu kandang. Tiga hari sebelum pencampuran, mencit-mencit tersebut diberi pakan perlakuan yang mengandung green coke dengan dosis disesuaikan setelah didapatkan dosis LD 50 ( setelah uji toksisitas akut). Setelah itu, baru mencit dicampurkan ke dalam satu kandang. Jika mencit betina telah menunjukkan tanda-tanda kehamilan, maka mencit betina tersebut dipisahkan dari jantannya. Bayi mencit yang dilahirkan ditimbang, kemudian diamati gejala kelainan fisik yang mungkin tampak. Mencit jantan dan betina kemudian dibunuh cara dibius menggunakan eter, kemudian dibedah, diambil hati, ginjal dan limpanya untuk dibuat preparat histologi. Ini dilakukan untuk melakukan pengamatan toksisitas subkronis. Penentuan kandungan logam-logam berat pada sampel green coke dilakukan dengan menggunakan metode uji TCLP (Testing Characteristic Leaching Procedure) yang mengacu pada US EPA (1992). Pada uji TCLP ini, sampel green coke digerus sampai ukuran ± 9,5 mm, kemudian dilarutkan dalam larutan pengestrak (asam lemah dengan ph 4,9 ± 0,05 ), dengan perbandingan campuran cairan : padatan 20:1 kemudian diaduk dalam rotari ekstraktor pada kecepatan 30 rpm dan 22±2 C selama 18±2 jam. Setelah diaduk, sampel disaring. Filtrat yang diperoleh, yang disebut dengan ekstrak TCLP, kemudian dianalisis kandungan logam beratnya dengan menggunakan metode AAS. Kandungan logam berat green coke hasil analisis AAS memperlihatkan konsentrasi yang jauh dibawah ambang batas minimal LD 50. Ini berlaku baik untuk sample green coke 2459 dan 2460. Hasil ini menunjukkan bahwa green coke selain tidak bersifat toksik secara tidak langsung juga dapat dikatakan tidak berbahaya bagi lingkungan. Berdasarkan uji pendahuluan terhadap sampel mencit jantan yang dicekok green coke dengan pengamatan respon kematian selama interval waktu 1, 3, 5, 7, dan 24 jam hingga hari ke-14, tidak diperoleh adanya kematian pada mencitgreen coke tidak memiliki efek toksik, ditandai dengan tidak adanya mencit yang mati, baik itu pada perlakuan cekok dengan sampel 2459 maupun sampel 2460. Informasi sementara yang didapat adalah bahwa sampel green coke tidak bersifat toksik dan nilai LD 50 -nya dipastikan di atas 50 mg/kg BB. Untuk memastikan apakah sampel termasuk limbah B3 diperlukan data evaluasi kronis (sebagaimana penjelasan pasal 7 ayat (4) PP No 85 Tahun 1999: dalam mengidentifikasi suatu limbah/bahan apakah termasuk kategori limbah B3 atau bukan, maka apabila nilai LD 50 akut limbah lebih besar dari 50 mg/kg BB, maka diperlukan evaluasi kronis ). Untuk lebih memastikan apakah green coke benar-benar berbahaya atau tidak, maka dalam hal ini telah dilakukan pengujian pada dosis perlakuan hingga 15000 mg/kg BB. Hasil yang diperoleh ternyata memperlihatkan hingga pengamatan hari ke-14, pencekokkan dengan dosis 3x dari yang disarankan OECD tetap menunjukkan tidak satupun mencit yang mati. Hasil ini sekaligus memastikan bahwa sample green coke tidaklah toksik dan nilai numerik aktual LD 50 tidak dapat ditentukan dengan cara ini. Dengan pendekatan metode UK formula, kita dapat menentukan nilai estimasi dari LD 50, jika suatu sampel mempunyai kandungan logam berat. Berdasarkan hasil perhitungan diperoleh nilai LD 50 estimasi untuk sampel green coke 2459 sebesar 349.366 g/kg BB dan sampel 2460 sebesar 313.974 g/kg BB. Pada pengamatan bobot badan mencit pada uji toksisitas akut secara umum terlihat bahwa laju penambahan bobot badan mencit yang dicekok dengan
green coke lebih rendah dibandingkan kontrol. Hal ini menandakan bahwa green coke memiliki efek dalam menahan laju penambahan bobot badan. Pada pengamatan bobot badan mencit selama uji toksisitas subkronis, terlihat bahwa sejak hari pertama pemberian pakan perlakuan, penurunan bobot badan jantan terjadi lebih besar dibandingkan betina. Hal ini berlangsung hingga 27 hari pengamatan. Untuk lebih memberikan gambaran dan bukti yang kuat tentang dugaan sifat toksik limbah green coke telah dilakukan uji reproduksi pada mencit, uji reproduksi dilakukan bersamaan dengan uji toksisitas subkronis. Mencit betina dan jantan selama uji toksisitas subkronis dikawinkan dalam satu kandang dan terhadapnya diberikan pakan perlakuan green coke 2000 ppm. Dari hasil pengamatan diketahui bahwa mencit betina yang diperlakukan dengan pakan perlakuan mengalami keterlambatan kelahiran antara 5-6 hari dibandingkan kontrol dan tidak semua mencit betina dapat melahirkan. Selain itu berdasarkan hasil penimbangan terhadap bayi mencit yang dilahirkan dari induk perlakuan pakan perlakuan green coke diketahui bahwa bobotnya lebih kecil dibandingkan kontrol Pengamatan terhadap bobot badan organ mencit pada uji toksisitas akut dan subkronis menunjukkan bahwa pemberian green coke tidak berpengaruh terhadap bobot organ. Data ini diperkuat dari hasil analisis statistik Anova eka arah yang dilanjutkan dengan Uji Tukey pada selang kepercayaan 95% yang menunjukkan hasil tidak berbeda nyata (data tidak dilampirkan). Hasil yang didapat ini sekaligus menjelaskan bahwa green coke selain tidak bersifat toksik juga pada dosis 15000 mg/kg BB tidak berbahaya bagi organ atau secara tidak langsung penurunan bobot badan yang terjadi akibat paparan green coke tidak sampai berpengaruh terhadap perubahan organ (bobotnya). Secara umum, uji toksisitas akut dan subkronis pada berbagai dosis perlakuan diduga tidak menimbulkan efek yang mematikan bagi fungsi ginjal. Karena timbulnya perubahan perubahan seperti adanya edema glomerulus, peradangan pada dosis perlakuan tertentu (dosis 300 dan 5000 mg/kg BB pada sampel green coke 2460) belum menunjukkan adanya gangguan serius pada fungsi ginjal. Hal ini dikarenakan apabila pemberian bahan asing tersebut dihentikan, maka glomerulus dan tubuli ginjal dapat melakukan regenerasi untuk memulihkan kondisinya seperti semula. Lain halnya bila terjadi nekrosa (kematian sel), yang merupakan kelanjutan dari degenerasi dan bersifat reversibel. Berdasarkan gambaran histologi organ hati pada uji toksisitas akut dan subkronis, terlihat keadaan umum yang terjadi pada semua perlakuan yaitu terjadinya kongesti (perdarahan) dan dilatasi sinusoid pada organ hati semua mencit perlakuan. Hal ini tidak menjadi parameter gangguan hati karena seperti pada pengamatan histologis jaringan pada perlakuan sebelumnya, ini diduga disebabkan oleh efek dari proses pembiusan dengan menggunakan eter. Kata kunci : green coke, toksisitas akut, subkronis, LD 50, reproduksi, histology
Hak Cipta milik IPB, tahun 2008 Hak Cipta dilindungi Undang - Undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar dari IPB. Dilarang mengumumkan atau memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB PROFIL TOKSISITAS LIMBAH KERAK KILANG MINYAK (GREEN COKE)
TERHADAP MENCIT (Mus Musculus) IRYANTO YOSSA Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Biokimia SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008 PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia- Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian dengan judul Profil Toksisitas Limbah Kerak Kilang Minyak (Green Coke) terhadap Mencit (Mus Musculus) dapat penulis selesaikan dalam waktu 4 bulan mulai dari Mei 2007 sampai dengan Agustus 2007 bertempat di Laboratorium Biokimia FMIPA IPB dan Laboratorium terpadu IPB. Terima kasih penulis ucapkan kepada berbagai pihak yang telah membantu penyelesaian karya ilmiah ini antara lain Ibu Prof. Dr. Drh. Maria Bintang MS dan Bapak Drs. Edy Djauhari Purwakusumah, MS. selaku komisi pembimbing. Terima kasih yang juga penulis ucapkan kepada Pusat Studi Biofarmaka yang telah memberikan beasiswa kepada penulis untuk melanjutkan studi pascasarjana. Ungkapan terima kasih juga disampaikan khusus kepada istriku tercinta, Ira dan anakku Akmal Faiz yang tidak bosan-bosannya memberikan dukungan dan semangat kepada penulis agar bersabar dalam segala kondisi. Mama, bapak, bapak/ibu mertua dan seluruh keluarga atas segala doa, bantuan, nasehat perhatian, dukungan, semangat dan kasih sayangnya selama ini. Disamping itu penulis ucapkan terima kasih kepada Bapak Ramdan Hidayat, M.Si, yang telah banyak membantu dan berdiskusi dengan penulis dalam penyusunan karya ilmiah ini. Tak lupa juga kepada Ibu Mega Safithri, M.Si, Tini, Yayu, Fitri, Ibu Iis, Ibu Merry, Pak Arya, Pak Nana, dan Pak Yadi yang banyak membantu penulis di laboratorium hewan percobaan. Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat. Bogor, 21 Juli 2008 Iryanto Yossa RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Garut pada tanggal 6 Oktober 1977 sebagai anak ke 2 dari empat bersaudara, anak pasangan O. Rochimat dan D. Paridawati. Pendidikan dasar dan menengah penulis tempuh di Subang, kemudian melanjutkan pendidikan sarjana di Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA), Institut Pertanian Bogor melalui jalur Penelusuran Minat Dan Kemampuan (PMDK) dan lulus pada tahun 2001 sebagai sarjana sains. Sejak lulus pada tahun 2001, penulis bekerja bersama pembimbing skripsi melakukan proyek penelitian sampai dengan tahun 2002. Dari Mei 2002 sampai Juli 2008, penulis bekerja sebagai guru kimia SMA di SMA Dwiwarna (Boarding School). Saat bekerja sebagai guru SMA ini penulis mendapatkan kesempatan untuk melanjutkan pendidikan ke Sekolah Pasca Sarjana IPB pada program studi Biokimia. Beasiswa pendidikan pascasarjana penulis peroleh dari Pusat Studi Biofarmaka dan Beasiswa Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Saat ini penulis bekerja sebagai staf pengajar di Sekolah Tinggi Ilmu Kesehatan (STIKES) dan Akademi Keperawatan (AKPER) Jayakarta, di Jakarta. Pada tahun 2003 penulis menikah dengan Rachmadani dan dikarunia satu orang putra yang gagah yaitu Akmal Faiz Athallah Judul Tesis : Profil Toksisitas Limbah Kerak Kilang Minyak (Green Coke)
terhadap Mencit (Mus Musculus) Nama : Iryanto Yossa NIM : G451020051 Program Studi : Biokimia Disetujui, Komisi Pembimbing, Prof. Dr. drh. Maria Bintang, MS Ketua Drs. Edy Djauhari, MS Anggota Diketahui, Ketua Program Studi Biokimia a.n Dekan Sekolah Pascasarjana IPB Sekretaris Program Magíster, Prof. Dr. drh. Maria Bintang, MS Dr. Ir. Naresworo Nugroho, M.Si Tanggal Ujian: 14 Agustus 2008 Tanggal Lulus:
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN. xii xiii PENDAHULUAN... 1 TINJAUAN PUSTAKA Petroleum/Green Coke... 4 Proses Pembuatan Petroleum Coke. 4 Karakterisasi Analitis... 5 Pengaruh Green Coke dan Calcined Coke terhadap Lingkungan dan Kesehatan... 6 Toksisitas. 7 Mencit... 14 METODE PENELITIAN Tempat dan Waktu Penelitian. 16 Bahan dan Alat Penelitian... 16 Pelaksanaan Penelitian 17 Uji Toksisitas Akut (LD 50 ). 18 Uji Toksisitas Kronis... 18 Uji Reproduksi.. 20 Penentuan Kandungan Logam Berat... 21 HASIL DAN PEMBAHASAN Kandungan Logam Berat green coke (AAS) 22 Uji Toksisitas Akut (PenentuanLD 50 )... 23 Penentuan Nilai Numerik Aktual LD 50 24 Laju pertumbuhan (bobot badan) Mencit selama Uji Toksisitas Akut. 26 Laju pertumbuhan (bobot badan) Mencit selama Uji Toksisitas subkronis.. 30 Uji Reproduksi pada Mencit 33 Analisis Organ (Hati, Ginjal dan Limpa) pada Mencit Hasil Uji Toksisitas Akut 35 Histologi Organ Hati dan Ginjal.. 36 Gambaran Histologi Ginjal pada Uji Toksisitas Akut Sampel Green coke 2459 ( Pembesaran 400x ) 39 Gambaran Histologi Ginjal pada Uji Toksisitas Akut Sampel Green coke 2460 ( Pembesaran 400x ) 40 Gambaran Histologi Ginjal pada Uji Toksisitas Subkronis. 42 Gambaran Histologi Hati pada Uji Toksisitas Akut Sampel Green coke 24 ( Pembesaran 400x ) 44
Halaman Gambaran Histologi Hati pada Uji Toksisitas Akut Sampel Green coke 2460 ( Pembesaran 400x). 46 Gambaran Histologi Hati pada Uji Toksisitas Subkronis. 48 Pengamatan Perilaku Mencit selama Perlakuan Uji Toksisitas Akut dan Subkronis.. 49 Uji Toksisitas Subkronis (Metode Perhitungan dengan UK formula). 49 KESIMPULAN. 51 SARAN. 51 DAFTAR PUSTAKA.. 52 LAMPIRAN. 55 DAFTAR TABEL Halaman
1. Perbandingan komposisi green coke dengan calcined coke... 6 2. Klasifikasi tingkat toksisitas zat kimia/bahan/senyawa berdasarkan nilai LD 50... 8 3. Perbandingan kriteria penentuan toksik suatu zat/bahan/senyawa berdasarkan nilai LD 50 oral di beberapa Negara.. 9 4. Data Biologis Mencit. 15 5. Rincian Seri Dosis untuk Uji Tosisitas Akut. 19 6. Kandungan logam berat green coke (AAS)... 22 7. Tingkat kematian mencit jantan pada uji toksisitas akut green coke. 23 8. Tingkat kematian mencit jantan pada penentuan nilai numerik aktual LD 50 25 9. Perbandingan nutrisi pakan standar dan pakan formulasi green coke 32 10. Perbandingan bobot janin mencit kontrol dan perlakuan pada uji reproduksi. 34 DAFTAR GAMBAR Halaman
1. Green Coke. 4 2. Perubahan bobot badan mencit hari ke-14 terhadap hari terakhir masa adaptasi dalam uji toksisitas akut green coke 2459... 26 3. Perubahan bobot badan mencit hari ke-14 terhadap hari terakhir masa adaptasi dalam uji toksisitas akut green coke 2460... 27 4. Fluktuasi bobot badan mencit cekok green coke 2459 terhadap hari terakhir masa adaptasi dalam uji toksisitas akut. 28 5. Fluktuasi bobot badan mencit cekok green coke 2460 terhadap hari terakhir masa adaptasi dalam uji toksisitas akut. 29 6. Laju perubahan bobot badan mencit jantan perlakuan pakan formulasi green coke 2000 ppm pada uji toksisitas subkronis... 31 7. Laju perubahan bobot badan mencit betina perlakuan pakan formulasi green coke 2000 ppm pada uji toksisitas subkronis.. 31 8. Pengaruh green coke terhadap bobot organ mencit... 35 9. Ginjal normal. 37 10. Hati normal 37 DAFTAR LAMPIRAN Halaman
1. Fluktuasi bobot badan mencit jantan perlakuan green coke 2459 selama uji toksisitas akut. 2. Fluktuasi bobot badan mencit jantan perlakuan green coke 2460 selama uji toksisitas akut. 59 3. Estimasi LD 50 melalui pendekatan UK Formula sampel 2459.. 61 4. Contoh analisis anova eka arah yang dilanjutkan uji tukey pada uji toksisitas akut 5. Fluktuasi bobot badan mencit perlakuan green coke 2459 dan 2460 selama uji toksisitas subkronis... 6. Contoh analisis anova eka arah (perbandingan antar ulangan) pada uji toksisitas subkronis.. 7. Data penimbangan sisa pakan formulasi green coke dalam uji toksisitas subkronis 8. Contoh analisis anova dwi arah untuk melihat pengaruh pakan formulasi green coke terhadap perbedaan kelamin selama uji toksisitas subkronis 68 9. Pengaruh green coke terhadap bobot organ... 69 10. Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian. 71 11. Tahap tahap Penelitian 72 57 63 64 66 67 PENDAHULUAN