Upaya Mengurangi Pencemaran DDT paM Ling/amgan 79

UPAYA MENGURANGI PENCEMARAN

DDT PADA LINGKUNGAN

Oleh

Nurfina Az.N

Abstrak

Berdasarkan bahaya-bahaya yang ditimbulkan oleh Dikloro Difenil Trikloroetana (DOT) yang digunakan untuk memberantas nyamuk penyebab penyakit malaria, maka perlu dikeluarkan instruksi bersama dari Menteri Dalam Negeri, Menteri Kesehatan dan Menteri Pertanian Republik Indonesia,

Nomer: 3 tahun 1983, Nomer: 200/ Men Kes/lnst/V/1983, Nomer : HK

050/04/1nst/9/1983,tentang : Pengawasan penggunaan pestisida DDT.

DDT sangat lipof11dan sangat stabil sehingga sukar terurai, hal ini sangat

berbahaya apabila mencernari lingkungan. Untuk itu perlu diupayakan

mengurangi bahaya yang ditimbulkan oleh DDT. Salah satunya adalah dengan modiflkasi struktur kimia.

Telah disintesis beberapa senyawa hasil modif1k:asidari DDT, yang temyata bahwa ada pengaruh antara perubahan struktur kimia dengan aktivitasnya. Salah satu senyawa hasil modif1k:asitersebut adalah, Dirnetil Difenil

Trikloroetana. Lipofilisitas (Log P) senyawa ini dihitung dengan tetapan

hidrofobik Rekker, maka log P nya (= 6,805) lebih rendah dari log P DDT

(= 7,245); LD50 nya (= 2939 mg/ kg BB) lebih besar dari LD50 DDT (=

1073 mg/kg BB), berarti toksisitas akutnya lebih rendah dari DDT, tetapi

senyawa ini masih mernpunyai aktivitas sebagai insektisida maupun pestisida.

Pendahuluan

Telah diketahui bersama bahwa pestisida Dikloro Difenil Trikloroetana

(DD1) digunakan untuk memberantas nyamuk penyebab penyakit malaria, tetapi

mengingat bahaya-bahaya yang ditimbulkan oleh DDT, maka perlu dikeluarkan

instruksi bersama dari menteri Dalam Negeri, Menteri Kesehatan dan Menteri

Pertanian Republik Indonesia, Nomer: 3 tabun 1983, Nomer : 203/Men Kes/

Ins/ V/1983, Nomer:HK OSO/04/1nstl9/1983,tentang : pengawasan penggunaan pestisida DDT.

DDT sangat lipofil(mudah larut dalam lemakOsehingga bisa tertimbun di

dalam jaringan yang mengandung lemak, baik pada tanaman, makanan, binatang

maupun manusia (Ariens, 1971 : 10-12). Disamping itu DDT sangat stabil, tahan terhadap pengaruh cuaca dan di dalam tubuh sulcardimetabolisme. Rumput

ataupun tanaman yang tercemar DDT, apabila tennakan oleh kambing, sapi atau

binatang temak lainnya, maka DDT tersebut akan masuk ketubuh binatang temak

- ------- -

80 CalcrawaJa PendidUcan Edisi KIuLrus Dies Natalis. 1993

tersebut dan akan disimpan di dalarn lemak tubuhnya. Apabila manusia makan

daging dari binatang ternak tersebut, maka DDT tersebut juga akan masukke dalam tubuh manusia. Seorang ibu yang sedang menyusui juga akan menjadi mata

rantai untuk meneruskan DDT yang ada dalarn tubuhnya kepada anaknya lewat air

susunya.

Toksisitas(daya racun) DDT pada insektisida tergantung pada kemarnpuan

penetrasi (menembusrke dalam membran lipid (lemak) (Martin, 1983: 130-132);

semakin lipofil suatu senyawa, semakin mudah menembus membran lipid. Lipofilisitas dapat diketabui dengan menghitung harga koefisien partisi (Log P) dengan tetapan hidrofobik Rekker (f-Rekker) (Rekker, 1977 : 48, 112), yaitu dengan

jalan menjumlahkanharga f-Rekker dari fragmen-fragmenstruktur kimia senyawa

tersebut Beberapa turunan DDT yang bila dihitung harga Log P nya dengan tetapan hidrofobikRekker diperoleh harga yang lebih rendah dari Log P DDT, terlihat bahwa harga LD50 nya (Lethal Dose 50 %) lebih tinggi (Kirk-Othmer, 1970

: 693), artinya dosis yang dapat menyebabkan kematian sebanyak 50 % dari jumlah binatangpercobaan lebih tinggi, dengan demikian toks~sitasnyaberkurang.

Sejarah Penggunaan DDT

DDT mula-mula disintesis oleh Paul Muler pada tahun 1939 (Kyle, 1980

: 2418). Senyawa ini menanjak narnanya tabun 1945 karena dapat menyelamatkan hampir 1,3 juta rakyat Naples yang terserang wabah tifus. Pada tahun itu

DDTjuga digunakan diJepang untuk hal yang sarna. DDT juga digunakan untuk

membasmi insekta (serangga). Senyawa ini cepat mendapat perhatian para ilmuwan disebabkan fungsinya yang dapat mengatasi masalah kesehatan maupun ekologi.

Haller ill (1945 : 1591-1602) mempublikasikan hasil pcnelitiannya tentang komposisi DDT teknis (garnbar 1) antara lain: para. para'-DDT (p,p'-DDT),

ortho, para'-DDT (o,p'-DDT), para, para'-DDD (p,p'-DDD), ortho, para'-DDD

(o,p'-DDD) yang beberapa diantaranya sebagai insektisida dan yang paling toksin

adalah p,p'-DDT yang dikenal sebagai DDT. Tahun-tabun berikutnya timbul pertanyaan bagaimana efeknya terhadap manusia. Kemudian percobaan binatang mulai dikerjakan untuk mendapatkan data mengenai senyawa-senyawa hasil modifikasi struktur kimia DDT (turunan DDT) yang dapat berefek pada manusia.

Hasil penelitian Klein ill (1965 : 2520-2522) dengan menggunakan tikus, dapat disimpulkan bahwa hanya p,p'-DDT yang dijumpai dalam hati, sedang

o,p'-DDT dalarn jumlah relatif sangat kecil dibanding p,p'-DDT yang terdapat

dalam lemak abdominal (perot). Sejak saat itu orang mempertanyakan kemungkinan DDT bersifat karsinogenik (penyebab kanker).

Hayes (Anonim, 1976: 827-833), menyatakan bahwa adanya tumor yang

disebabkan oleh DDT hanya terjadi pada binatang mengerat, sedang pada spesies

lainnya tidak menimbulkan tumor, tapi hal ini masih sangat kompleks, masih

banyak peneliti yang menyatakan keberatannya. Taboo 1976 dipastikan babwau__ _.____..________

-- -- - - - ---

Upaya MengllTangi Pent:t!11IQTDnDDT pada Lingkungan

81

DDT berefek karsinogenik.

a-o-~-o-a

C

Cl /1 'Cl

Cl

Cl

< ~f-o-a C

CI--1 ""'CI

CI

-0

"/\

CI ~ r T \'---f"CI

C

CI/I'"

CI

o,p'-DikloroDifenilTrikloroetana

(o,p'-DDT)

Cl

6~-O-cl I

C

CI--1-- "

CI

p,p'-Dikloro Difenil Trikloroetana

(p,p'-DDT)

p,p'-Dikloro Difenil Dikloroetana

(p,p'-DDD)

o,p'-Dikloro Difeni Dikloroetana

(o,p'-DDD)

Gambar 1. Struktur kimia senyawa-senyawa pada DDT teknis

Kashayap dkk (1977 : 725-729) mempublikasikan hasil penelitiannya dengan menggunakan mencit yang diberi DDT teknis (70,5 % p,p'-DDT dan 21,3 %

o,p'-DDT) secara oral (melalui mulut), injeksi subkutan (suntikan bawah kulit)

dan pengecatan pada kulit. Percobaan diamati selama 80 minggu. Pada percobaan

ini tidak terlihat adanya perbedaan penumbuhan badan dan kematian antara percobaan dan kontrol. Gejala keracunan DDT terlihat dengan timbulnya kejangkejang, gemetar dan perubahan pada komea sesudah 40 minggu. Pada pemberian

DDT secara oral dan subkutan terlihat perbedaan yang nyata terhadap kontrol

(p<O,05), yaitu adanya tumor pada jaringan limpoid, pam-pam dan hati. Tumor

yang terberat terjadi pada pemberian secara subkutan, sedang pada pengecatan tidak terlihat adanya tumor, hal ini disebabkan DDT agak sulit untuk menembus

kulit.

Modijikasi struktur kimia DDT dan a/ctivitasnya

Dengan diketahuinya kegunaan dan bahaya pada penggunaan DDT maka perlu dicarl pemecahannya. Salah satu upaya pemecahan masaIah tersebut di atas adalah

- - -- -- - - - --- - - - ---

82 CakTawa1a Pendidikan Edisi KIwsJu Dia Nalalis. 1993

dengan modiftkasi struktur kimia dengan harapan senyawa baru basil modiftkasi

tersebut masih aktif sebagai pembunuh serangga. tetapi tidak berbhahaya bagi

manusia.

DDT disintesis dari monokloro benzena dan kloralhidrat dengan adanya

asam sulfat pekat (gambar 2) (Solomons, 1976: 624)

-0

H

CI ~ b + HO - T - OH +

0~ b - CI

monoklorobenzena C monoklorobenzena

CI "'-1-CI

CI

Kloralhidrat

H2SO4

.

CI-~ ;- f -0- CI

C

CI .-'I' CI

CI

p,p'-Dikloro Difenil Trikloroetana

(DDT)

Gambar 2. Reaksi sintesis p,p'-Dikloro Difenil Trikloroetana

Modiflkasi struktur kimia yang dilakukan adalah mengganti gugus-gugus

CI (klorida) dengan gugus-gugus lain sehingga lipof1lisitasnyaberkurang, dengan

demikian apabila masuk ke dalam tubuh manusia akan mudah dikeluarkan (di

ekskresikan), misalnya melalui urine dan juga diharapkan senyawa ini mudah di

metabolisme menjadisenyawa yang tidak toksis, untuk selanjutnyadi ekskresikan.

Telah disintesis beberapa turunan DDT dengan mengganti gugus CI yang

ada pada kedudukan X,Y,Rl,R2 dan R3 dengan CH3 (metil). (tabel 1). Terlihat

ada hubungan antara modifikasi struktur kimia dengan toksisitasnya,baik dengan

dosis tunggal maupun dengan piperonilbutoksida (P.B) (Coats dkk, 1977 : 862).

Semakin banyak gugus CI yang diganti dengan CH3,maka semakin besar harga

LD50 nya yang berarti toksisitasnya berkurang.

Efek turunan DDT pada insektisida diteliti pula oleh Kirk-Othmer (1970 :

693). Gugus-gugus yang diganti adalah yang terletak pada kedudukan X, Y dan Z

(tabeI2). Terlihat pula perubahan gugus-gugusjuga akan merubah toksisitasnya

(LD50 nya).

Telah dilakukan sintesis dan uji toksisitas akut turunan DDT, yaitu Dimeill Difenil Trikloroetana (Nurfma, 1986 : 24-28; 35-39). Sintesis dilakukan dengan jalan menggantimonokloro benzena dengan monomeill benzena (gambar 3).

Untuk uji toksisitas akut digunakan 20 ekor mencit (tikus putih kecil) jantan,Tabel 1

Toksisitas turunan DDT pada insekta

H

X-o-~-o-y

C

Rl- I-R3

R2

Surnber Coats dIck, 1977 : 862

~

~

iOQ

~

OQ

-.

~

I

""i

g

'1::s

§.

~OQ

!

§

~

Musca orncstica ( ) LD50 :/f.

NO. X Y Rl R2 R3 Jurnl. CH3

.wig

Tunggal Dengan P.B. SR *

I Cl Cl Cl Cl Cl 0 14 5,5 2,5

II Cl CI Cl Cl CH3 1 47 17,5 2,7

ill CI CID Cl Cl CI 1 62,5 6,5 9,6

N CI CI CI CID CH3 2 55 29 1,9

V CH3 CH3 CI CI Cl 2 100 17,5 5,7

VI CI CI CID CID CH3 3 85 15,5 5,5

VII CH3 CH3 Cl Cl CH3 3 145 18 8,1

vm CH3 CH3 CI CID CH3 4 1000 1000

IX CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 5 1250 37,5 33

* SR = synergistic ratio- - - - - - - --

84 CaJcrawaJaPendidikanEdisiKhususDiu Nal/J/is.1993

Tebel 2

Pengarub perubaban struktur DDT terdapat toksisitasnya

pada insekta

z

x -

0 - ~ -

O~ -X

- I -

y

Somber : Kirk-Othmer,1970 : 693

LD50 lalat, LD50 larva nyamuk

X y Z Muscadomestica Culex quinquefasciatus

mg! kg ppm

H CCl3 H > 500 1,1

F CCl3 H 5,0 0,074

CI CCl3 H 1,6 0,070

Be CC13 H 1,9 0,018

CH3 CCl3 H 9,0 0,080

CH30 CCl3 H 3,4 0,067

N02 CCl3 H > 500 > 10

CI HCCl2 H 6,5 0,038

CI =CCI2 - > 500 > 10

CI CF3 H > 500 2,2

CI CBr3 H > 500 0,55

CI

I C(CH3)3 H 30 -

CI CH(N02)CH3 H 8,5 0,004

CI CCl3 CI >500 >10

CI CCl3 F 125 0,092

Cl CCl3 D 2,3 0,016Upaya MengUTQ1Igi PenuTTlarQ1l DDT pada LingkungQ1l

85

turunan Wistar, umur 40-60 hari dengan berat badan 20-30 gram. Dalam pereobaan ini digunakan metoda Thomson-Weil (Weil, 1952: 8); mencit dibagi dalam

5 kelompok, masing-masing terdiri dari 4 ekor menciL Diberi 4 tingkatan dosis

dengan interval tertentu secara oral. Pengamatan dilakukan selama 2 kali 24 jam.

Hasilnya seperti terlihat pada tabel 3 dan 4.

H3C-0 +

monometil benzena

H

HO-,- OH +

0~ /I CH3

C monometilbenzena

CI I' CI

CI

Kloralhidrat

H2SO4

.

H3C

-0- ~ -( t-cm

C

Cl I---CI

CI

p,p'-DimetilDifenilTrikloroetana

Gambar 3. Reaksi sintesis p,p'-Dimetil Difenil Trikloroetana

Tabel 3

Harga LDSO DDT peroral pada mencit yang diamati

selama 2 kali 24 jam

- - - - --------

kelompok

dosis (mg/ kg BB) LD50 (mg/ kg BB)

mencit

I 768

II 960 1073

ill 1200 (894-1287,83)

IV 150086 Calcrawala Pendidikan Edisi Khusus Dies Natalis. 1993

Tabel 4

Barga LDSO Dimetil Difenil Trikloroetana peroral

pada mencit yang diamati selama 2 kali 24 jam

Dilihat dari titile lebur kedua senyawa inipun berbeda (tabel 5)

Tabel 5

Titik lebur senyawa basil sintesis

Koefisien partisi (Log P) dihitung dengan jalan menjumlahkan harga tetapan hidrofobik Rekker (f-Rekker; tabel 6) ,dari fragmen-fragmen struktur kimia

DDT dan Dimetil Difenil Trikloroetana.

Perhitungannya sebagai berikut :

Log P DDT = 2 x f (C614) + 1 x f (CH) + 1 x f (CCI3) + 2 x f (Cl)

= 2 x 1,688 + 1 x 0,235 + 1 x 1,79 + 2x 0,922

= 7,245

Log P dimetil DT =2 x f (C614) + 1 x f(CH) + 1 x f(CCI3) + 2 x f(CH3)

= 2 x 1,688 + 1 x 0,235 +1 x 1,79+ 2 x 0,702

= 6,805

kelompok

dosis(mg/kgBB) LD50 (mg/ kg BB)

mencit

I 1600

n 2400 2939

ill 3600 (1548-5580)

IV 5400

I

No senyawa titilelebur,0 C

I dikloro difenil trikloroetana 107-107,5

2 dimetil difenil trikloroetana 83-83,5Upaya MengUTangi Peru:emaranDDT padJJLingkungan

87

Tabel 6

Ringkasan tabel tetapan hidrofobik-Rekker

Pembahasan

Lingkungan yang sudah tercemar oleh DDT akan sangat sulit dibersihkan,

sebab sifat DDT sangat lipofil dan sangat stabil sehingga sukar diuraikan. Oleh

karena itu diupayakan untuk mensintesa senyawa turunan yang mirip DDT, yaiui

dengan jalan modif1kasistruktur. dengan harapan senyawa ini masih mempunyai

aktivitas sebagai insektisida tetapi kurang lipofil sehingga diharapkan akan mudah terurai dan bahayanya bagi manusiamenjadi sekecil mungkin. Adapun caranyadengan mengganti gugus-gugus Cl dengan gugus-gugus lain yang harga fRekkemya lebih rendah dari f(Cl), sehingga log P nya berkurang yang berarti

juga lipofisilitasnya berkurang. Dipilih juga gugus-gugus yang menyebabkan

senyawa tersebut mudah mengalami peruraian pada lingkungan maupun metabolisme di dalam tubuh, sehinggamudah dikeluarkan dari tubuh dan tidak tertimbun

(akumulasi)di dalam tubuh.

Untuk mengetahui keamanan senyawa tersebut pada manusia, maka dilakukan uji toksisitas akut, yaitu untuk mendapatkan dosis yang menyebabkan kematian sebanyak 50 % dari jumlah binatang percobaan (mencit). Sedang daya insektisida atau pestisidanya dilakukan uji toksisitas akut dengan binatang

percobaan nyamuk, 1alatdan lain-lain.

Senyawa Dimetil Difenil Trikloroetana mempunyai struktur yang mirip

dengan DDT. dengan perubahan substituen pada kedudukan P.P'. yaitu p,p'-

dikloro pada DDT diganti p.p'-dimetil pada Dimetil Difenil Trik1oroetana.Harga

f(CH3) lebih 1cecildarihargaf(C1).dengan demikian harga log Pnya (= 6,805)juga

menjadilebihrendahdarilogP DDT(=7.245). tiUt leburnyajuga lOOihrendah

dari DDT dan temyata harga LDSOnya (=2939mg/kgberatbadan)lebihbesar

- --- - -

No. fragmen tetapan f-Rekker

1 C6H4 1.688

2 CH 0.235

3 CH3 0.702

4 CC13(alifatik) 1,79

5 Cl (aromatik) 0.922--- ___n uu __u _______

--

88 Cakrawala Pendit:UkJmEdisi KIwsus Dies Natalis, 1993

dari LD50 DDT (= 1073 mglkg berat badan), yang berani toksisitas aleutnya lebib rendah dari DDT. Dilihat dari aletivitasnya terhadap nyamuk tidale jaub berbeda dibanding DDT (tabel 2). Dengan demikian senyawa Dimetil Difenil Trikloroetana ini masih mempunyai daya sebagai insektisida, tetapi toksisitas aleutnya

sudah berkurang.

Kesimpulan

Upaya untuk mengurangi bahaya yang ditimbulkan oleh pencemaran DDT

dapat dilakukan dengan jalan memodiftkasistruktur DDT guna mendapatkan senyawa yang kurang lipofIl,sehingga tidalemudah tertimbun dalamjaringan lemale,

mudah dimetabolisme dalam tubuh, mudah mengalami peruraian di lingkungan

yang terkena senyawa tersebut dan toksisitasnya pada manusia berkurang, tetapi

masih aktiv sebagai insektisida. Salah satu senyawa hasil modif1kasitersebut adalah Dimetil Difenil Trikloroetana yang telah terbukti bahwa harga log P nya (=

6,805) lebih rendah dari log P DDT (= 7,245), LD50 nya (= 2939 mg/kg BB) lebih besar dari LD50 DDT, yang berarti toksisitas akutnya juga lebih rendah dari

DDT, tetapisenyawa ini masih mempunyai daya sebagai insektisida.

Daftar Pustaka

Anonim, 1976., Comments on Alleged Carcinogenicity of DDT as

Documented by EPA, Review Prepared for House

Committe on Appopriation, July 1975,Clinical Toxicologi.

Ariens, E.J., 1973. Drug design, vol. IV, Academic press, New York,

London.

Coats, Joel., et aI, 1977, Effective DDT Analogues with Altered Aliphatic Moites Isobutanes and Chloropropanes., l. Agric

Food Chem,vol. 26, No.4.

HaIler, et aI., 1945. The Chemical Composition of Technical DDT, J

Am Chem., vol. 67.

Kasbyap, et aI., 1977. Carcinogenicit of DDT in pure inbred Swiss

mice, Int. l. Cancer: 19.

Kirk-Othmer, 1970, Insecticides, Encyclopedia of Chemical tecnology,

vol. 11.

Klein, et aI., 1965. Evidence for the Convertion o,p'-DDT to p,p'-

DDT in rats,JAM. Chem. Soc, 87 : 11

Kyle, et 01.,1980lAMA vol 244, No. 21.Upaya Mengurangi Pencemaran DDT pada Linglw.ngan 89

Martin et al., 1983. Physical Pharmacy, third edition, Lea and FebigerPhiladelphia

Nurfina Az.N, 1986. Sintesis Diamino Difenil Trikloroetana, hubungan antara Log P dengan LDSO turunan DDT,

Tesis FakultasPasca UniversitasGadjamMada,Yogyakarta.

Rekker, R.F., 1977. The Hydrophobic Framental Constant, vol I,

Elsevier ScientificPublishingCompany

Solomons, T.W. Graham, 1976. Organic Chemistry, third edition,

John Wiley & Sons, New York.

WeiI, C.S., 1952. Tables for Convenient Calculation of Median

Effective Dose (LD50or ED50)and Instructionin their use,Biometrics8.90 Cakrawala Pendidikan Edisi Khusus Dies NaJa/is. 1993