Jurnal Farmasi Galenika ( Galenika Journal of Pharmacy ) 2017; 3 (2): 138 – 142 ISSN : 2442-8744 (electronic) http://jurnal.untad.ac.id/jurnal/index.php/Galenika/index DOI : 10.22487/j24428744. .2017.v3.i2.8756
Toksisitas Paraquat terhadap Chlorella sp. dalam Media Air Laut
(Toxicity of Paraquat to Chlorella sp.in Sea Water)
Sanjayadi 1* , Sri Noegrohati 2
1 Program  Studi  Farmasi,  Fakultas  Kedokteran,  niversitas  Katolik  Indonesia  Atma  Jaya,Jakarta
2 Fakultas Farmasi, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, Indonesia
Article Info: Received: 01 September 2017 in revised form: 18 September 2017 Accepted: 28 September 2017
Available Online: 01Oktober 2017

## ABSTRACT
Paraquat  (1-1'-dimethyl-4-4'-bipyridinium  dichloride)  is  a  non-selective herbicide,  direct  contact  with  wide  spectrum,  and  widely  used  to  control weed growth. Paraquat if distributed in aquatic environments, will affect the population  of  phytoplankton  and  interfere  with  the  productivity  of  the aquatic  environment.  This  study  aims  to  determine  the  toxicity  of  paraquat to Chlorella  sp .,  an  important  algae  in  food  chain  systems  in  aquatic environments,  since  the  effects  of  herbicides  on  algae  can  affect  trophic levels above them. 2.0 mililiter of paraquat concentrations of 2226.0 mg/L; 1187.2 mg/L; 593.6 mg/L; 296.8 mg/L; 148.4 mg/L; 74.2 mg/L; 37.1 mg/L and  18.6  mg/L,  were  added  to  250.0  mL  of Chlorella  sp .  culture  with  a density  of  150  x  104  cells/mL  in  the  sea  water  medium.  The  algae  cell density in the medium is determined at intervals of 0, 24, 30, 36, 42, 48, 54, 60,  66,  and  72  using  Neubauer  Improved  Haemocytometer  under  a microscope at 400 times magnification. The results of this study indicate that paraquat  toxicity  inhibition  of  population  growth  rate  of Chlorella  sp . Barriers  to  growth  rates  increase  with  the  increasing  of  paraquat concentrations.  At  very  high  concentrations  (>  471.11  μg/L),  the  increased paraquat concentration practically did not result in an increase in the rate of growth of the Chlorella sp .Toxicity of paraquat population on Chlorella sp . quantitatively expressed with an EC 50 of 125.8 μg/L.
Keywords : Paraquat, Toxicity,
Chlorella,
EC 50

## Corresponding Author:
Sanjayadi
Prodi Farmasi Fakultas Kedokteran Universitas Katolik Indonesia Atma Jaya
Jakarta Indonesia Phone : +62216693168 ext.183
Email: sanjayadi@atmajya.ac.id
Copyright © 2017 JFG-UNTAD
This open access article is distributed under a Creative Commons Attribution (CC-BY-NC-SA) 4.0 International license.
How to cite (APA 6th Style):
Sanjayadi., Noegrohati S., (2017). Toksisitas Paraquat terhadap Chlorella sp. dalam Media Air Laut. Jurnal Farmasi Galenika (Galenika Journal of Pharmacy), 3 (2), 138-142. doi:10.22487/j24428744.2017.v3.i2.8756

## ABSTRAK
Paraquat  (1-1’-dimetil-4-4’-bipiridinium  diklorida)  merupakan  herbisida  non-selektif,  kontak langsung  dengan  spektrum  lebar,  dan  banyak  digunakan  untuk  mengendalikan  pertumbuhan  gulma. Paraquat  apabila  terdistribusi  dalam  lingkungan  perairan,  akan  mempengaruhi  populasi  fitoplankton serta  mengganggu  produktivitas  lingkungan  perairan  tersebut.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk mengetahui  toksisitas  paraquat  terhadap Chlorella  sp. ,  suatu  alga  yang  penting  dalam  sistem  rantai makanan  dalam  lingkungan  perairan,  karena  efek  herbisida  terhadap  alga  dapat  mempengaruhi  level trofik  diatasnya.  Sebanyak  2,0  mL  paraquat  dengan  konsentrasi  2226,0  mg/L;  1187,2  mg/L;  593,6 mg/L;  296,8  mg/L;  148,4 mg/L  74,2  mg/L;  37,1  mg/L  dan  18,6  mg/L,  ditambahkan  ke  dalam  250,0 mL kultur Chlorella sp. dengan kepadatan 150 x 10 4 sel/mL dalam media air laut. Kepadatan sel alga dalam  media  tersebut  ditentukan  pada  selang  waktu  jam  0,  24,  30,  36,  42,  48,  54,  60,  66,  dan  72, menggunakan Haemocytometer Neubauer Improved di bawah mikroskop dengan perbesaran 400 kali. Hasil  penelitian  ini  menunjukkan  bahwa  toksisitas  paraquat  berupa  penghambatan  laju  pertumbuhan populasi Chlorella  sp. Hambatan  laju  pertumbuhan  meningkat  dengan  peningkatan  konsentrasi paraquat.  Pada  konsentrasi  yang  sangat  tinggi  (>  471,11  µg/L),  peningkatan  konsenrasi  paraquat praktis  tidak  mengakibatkan  peningkatan  hambatan  laju  pertumbuhan  populasi Chlorella  sp. Toksisitas  paraquat  terhadap Chlorella  sp. secara  kuantitatif  dinyatakan  dengan  harga  EC 50 ,  yaitu sebesar 125,8 µ g/L.
Kata Kunci : Paraquat, Toksisitas, Chlorella sp , EC 50

## PENDAHULUAN
Herbisida  merupakan  salah  satu  hasil  dari revolusi  kimia  yang  secara  umum  digunakan  untuk mengendalikan  gulma.  Pada  penggunaan  herbisida, hanya  sebagian  kecil  herbisida  yang  diaplikasikan benar-benar  mencapai  gulma  target,  dan  sebagian besar sisanya terlepas ke lingkungan dan menyebabkan  potensi  efek  yang  mematikan  pada spesies  non  target  lainnya  yang  mempunyai  peranan penting di lingkungan, misalnya alga (Pimentel 1995, Leboulanger  et  al.  2009;  Prado  at  al.,  2009).  Alga merupakan  bagian  yang  penting  dari  rantai  makanan di lingkungan perairan, pengaruh herbisida pada alga dapat  mempengaruhi  tingkat  trofik  yang  lebih  tinggi dalam ekosisten air (Rioboo et al., 2007).
Paraquat  (1-1’  dimetil  4-4’  bipiridinium diklorida)  merupakan  herbisida  nonselektif,  kontak langsung  dengan  spektrum  lebar,  dan  banyak digunkan  untuk  mengendalikan  pertumbuhan  gulma berdaun  lebar  (Fuerst  and  Vaughn,  1990).  Paraquat mengganggu  proses  fotosintesis  dengan  mengambil elektron  pada  tahap  fotosistem  I  (PSI)  yang seharusnya  digunakan  untuk  mereduksi  NADP menjadi  NADPH.  Akibatnya,  paraquat  tersebut menjadi  bentuk  radikal  monokation  tereduksi  yang dapat  bereaksi  dengan  oksigen  menghasilkan  anion superoksida, yang selanjutnya menyebabkan terbentuknya hidrogen peroksida dan radikal
hidroksil  (Eullaffroy  dan  Vernet,  2003).  Radikal- radikal  ini  menyebabkan  perubahan  ultrastruktur sel, yang  meliputi  degradasi  protein,  kerusakan  DNA, peroksidasi lipid, dan selanjutnya kematian sel. Pada saat yang bersamaan, terkurasnya NADPH mengganggu  proses  biologis  (Suntres,  2002). Toksisitas  paraquat  secara  luas  dapat  digunakan sebagai  model  kerusakan  yang  diakibatkan  oleh oksidasi (Jamers  dan De Coen, 2010). Paraquat saat ini  dilarang  digunakan  di  sebagian  negara,  tetapi masih digunakan di beberapa negara.
Chlorella merupakan  mikroalga  hijau  yang secara  umum  dapat  ditemukan  di  lingkungan  air tawar  dan  laut.  Contoh Chlorella yang  hidup  di  air laut  antara  lain Chlorella  minutissima , Chlorella vulgaris , Chlorella  pyrenoidosa dan Chlorella virginica (Isnansetyo dan Kurniastuty, 1995).
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui toksisitas  paraquat  terhadap Chlorella  sp. sebagai organisme  tingkat  trofik  terendah  dalam  rantai makanan dalam lingkungan perairan.

## METODE PENELITIAN Alat
Timbangan digital (Scaltec), hot plate stirrer (IKA-Werk),  autoklaf  (Sakura),  Haemocytometer Neubauer  Improved,  mikroskop  (Kyowa  –  Tokyo),
aerator,  sumber  cahaya  (  lampu  TL  50  watt),  pH- meter (Mettler-Toledo), dan pengatur suhu udara.

## Bahan
Paraquat diperoleh dari Zeneca. Chlorella sp. diperoleh  dari  Balai  Budidaya  Air  Payau  Kartini, Jepara.  Kecuali  dinyatakan  lain  bahan-bahan  kimia yang  digunakan  adalah  buatan  Merck  dengan  mutu analisis:    magnesium  sullfat-heptahidrat,  natrium nitrat,  ammonium  nitrat,  dikalium  hidrogen  fosfat- trihidrat,  kalsium  klorida-dihidrat,  natrium  karbonat- dekahidrat,  besi(III)  sitrat,  asam  sitrat-monohidrat, asam borat, mangan klorida-tetrahidrat, seng klorida, tembaga  sulfat  pentahidrat,  ammonium  molibdat- tetrahidrat,  asam  klorida,  natrium  hidroksida. Akuades dan akua demineralisata buatan Laboratorium Kimia Analit, FMIPA, UGM.
Metode 1. Penyiapan Media Air Laut Buatan
A. Pembuatan trace element Bahan  bahan  seperti  yang  tercantum  pada
Table 1. ditimbang dan dilarutkan dalam akuademineralisata sampai volume 1,0 L. Tabel 1. Komposisi larutan trace element No. Senyawa Berat (g) 1. asam borat, 2,90 2. mangan klorida-tetrahidrat 1,81 3. seng klorida, 0,11 4. tembaga sulfat pentahidrat 0,08 5. ammonium molibdat-tetrahidrat 0,018 B. Pembuatan air laut buatan
Pembuatan  air  laut  buatan,  dibuat  dengan komposisi yang dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2. Komposisi senyawa makro media air laut No. Senyawa Berat (g) 1. magnesium sullfat-heptahidrat 0,075 2. natrium nitrat 0,5 3. ammonium nitrat 0,33 4. dikalium hidrogen fosfat-trihidrat 0,052 5. kalsium klorida-dihidrat 0,035 6. natrium karbonat-dekahidrat 0,054 7. besi(III) sitrat 0,006 8. asam sitrat-monohidrat 0,006
Bahan-bahan  seperti  yang  tercantum  pada Tabel  2.  ditimbang  dan  dilarutkan  dalam  sebagian akuademineralisata.  Kecuali  magnesium  sullfat- heptahidrat  dilarutkan  terlebih  dahulu  dengan menggunakan akuademineralisata panas dan besi(III) sitrat digerus sebelum dilarutkan dalam akuademineralisata.  Ke  dalam  campuran  tersebut ditambahkan  1,0  mL  larutan trace  element dan ditambahkan  akuademineralisata  sampai  1,0  mL  dan pH larutan diatur pada 7 ± 0,3 dengan menggunakan HCl  0,1  N  dan  NaOH  0,1  N.  Air  laut  buatan  yang telah  siap  dimasukkan  ke  dalam  Erlenmeyer  dan disterilkan dengan menggunakan autoklaf.

## 2. Uji toksisitas paraquat terhadap populasi
Chlorella sp. (OECD, 1981)
Dibuat  seri  pengenceran  2226,0  mg/L;  1187,2 mg/L;  593,6  mg/L;  296,8  mg/L;  148,4  mg/L  74,2 mg/L;  37,1  mg/L  dan  18,6  mg/L  dari  stok  paraquat dengan  konsentrasi  371,0  mg/L.  Dibuat  kultur  alga dengan  kepadatan  150  x  10 4 sel/mL.  Dua  ratus  lima puluh  koma  nol  mililiter  alga  dimasukkan  ke  dalam Erlenmeyer 500 mL yang  kering dan steril ditambah 2,0  mL  larutan  seri  pengenceran.  Kultur  alga diinkubasi dalam keadaan steril pada suhu 20 o ± 2 o C dengan penyinaran lampu TL 3 x 40 watt dan diberi aliran  udara  dengan  menggunakan  aerator.  Kultur kontrol  dilakukan  dengan  cara  mengganti  larutan paraquat  dengan  air  laut  buatan.  Kepadatan  alga dicacah pada waktu jam ke 0, 24, 30, 36, 42, 48, 54, 60, 66, dan 72.
Pencacahan  alga  dilakukan  dengan  cara:  0,5 mL  kultur alga  diambil dari  kultur alga  yang  sedang diinkubasi  pada  waktu  jam  yang  telah  ditentukan.
Sebagian kultur alga diteteskan
pada Haemocytometer Neubauer Improved dan dicacah di bawah mikroskop dengan perbesaran 400 kali.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Uji  toksisitas  populasi  alga  merupakan  uji multi  generasi.  Uji  multi  generasi  merupakan  uji yang  tidak  hanya  menguji  organisme  induk,  tetapi juga  organisme  turunannya.  Toksisitas  paraquat terhadap    populasi Chlorella  sp. terlihat  sebagai kemampuan menurunkan laju pertumbuhan populasi, semakin  besar  paraquat  yang  dipaparkan  semakin besar  penurunan  laju  pertumbuhan  populai Chlorela sp . (Tabel 3). Laju pertumbuhan populasi alga (LPA) merupakan harga kemiringan dari kurva pertumbuhan pada fase eksponensial berlangsung.
Table 3. Laju pertumbuhan populasi alga (LPA) pada setiap paparan konsentrasi paraquat No. Konsentrasi paparan paraquat (µg/L) Pertumbuhan Chlorella sp. LPA ± SD % CV 1. kontrol 0,0505 ± 0,00230 4,56 2. 15,84 0,0475 ± 0,00193 4,07 3. 29,68 0,0398 ± 0,00096 2,42 4. 58,89 0,0318 ± 0,00091 2,86 5. 117,78 0,0225 ± 0,00032 1,43 6. 235,58 0,0193 ± 0,00005 0,30 7. 471,11 0,0143 ±0,00051 3,58 8. 942,22 0,0168 ± 0,00044 2,59 9. 1766,67 0,0124 ± 0,00025 2,02
Semakin tinggi paparan konsentrasi paraquat menyebabkan  semakin  tingginya  penghambatan  laju pertumbuhan  alga  sampai  batas  tertentu  sehingga kenaikan  konsentrasi  paraquat  tidak  dapat  lagi meningkatkan  kemampuan  penghambatan  LPA seperti  yang  terlihat  pada  Gambar  1.  Hambatan  laju pertumbuhan alga (HLPA) dihitung dengan rumus:
𝐻𝐿𝑃𝐴  =    1  − 𝑅 𝑛 𝑅 0 × 100%
Keterangan:
R n :  LPA  pada  kultur  yang  dipengaruhi  masing- masing konsentrasi paraquat
R 0 :  LPA  pada  kultur  yang  tidak  dipengaruhi  oleh paraquat (kontrol)
Gambar 1. Hambatan paraquat terhadap laju pertumbuhan populasi Chlorella sp.
Kuantitasi potensi toksisitas paraquat
terhadap    populasi  alga  dapat  dinyatakan  dengan harga  EC 50 .  EC 50 adalah  konsentrasi  paraquat  yang dapat menghambat LPA sebesar 50% bila dibandingkan  dengan  kontrol.  Harga  ini  ditentukan dari  kurva  hubungan  log  konsentrasi  paparan paraquat  terhadap  HLPA  pada  saat  kenaikan konsentrasi paraquat menaikkan kemampuan penghambatan pertumbuhan populasi alga. Penelitian yang  dilakukan  memberikan  data  seperti  pada  Tabel 4 sebagai berikut:
Tabel  4. Penetapan EC 50 paraquat  terhadap  LPA Chlorella sp.
No. Konsentrasi paparan paraquat (µg/L) LPA HLPA (%) 1. Control 0,0505 0,00 2. 15,84 0,0475 5,94 3. 29,68 0,0398 21,19 4. 58,89 0,0318 37,03 5. 117,78 0,0225 55,45 6. 235,58 0,0193 61,78 7. 471,11 0,0143 71,68
Regresi  linier  log  konsentrasi  paraquat  vs HLPA  diperoleh  nilai  a  =  45,159;  b  =  -44,817;  r 2 = 0,9754. Sehingga persamaan garis linier : y = 45,159x – 44,817
dimana,  nilai  y=50,  maka  nilai  x=2,0997.  Dengan demikian nilai EC 50 = antilog x = 125,8 µg/L Toksisitas paraquat terhadap populasi Chlorella sp. berupa penghambatan laju pertumbuhan populasi  dengan  nilai  EC 50 125,8  µg/L.  Data  ini menunjukkan bahwa paraquat sangat toksik terhadap Chlorella  sp .  yang  merupakan  alga  hijau  yang mampu melakukan fotosintesis. Dengan menurunnya kecepatan pertumbuhan alga ini, maka dikhawatirkan akan mempengaruhi biota tingkat trofik diatasnya. Toksisitas  paraquat  terhadap  populasi Chlorella sp. berupa  penghambatan  laju  pertumbuhan  populasi dengan nilai EC 50 125.8 µg/L. Data ini menunjukkan bahwa  paraquat  sangat  toksik  terhadap Chlorella sp. dan sesuai dengan yang dilaporkan oleh Leboulanger et al (2009) yang menyatakan bahwa paraquat toksik terhadap  fitoplankton. Chlorella sp.  merupakan  alga hijau  yang  mampu  melakukan  fotosintesis  dan merupakan produsen dalam suatu ekosistem (Carr & Neary,  2008).  Oleh  karena  itu  dengan  menurunnya kecepatan  pertumbuhan  alga,  maka  dikhawatirkan akan  mempengaruhi  biota  tingkat  trofik  diatasnya
0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 500 1000 1500 2000 H LPA (% )
Konsentrasi parakuat (ug/L)
dan  mengganggu  kualitas  ekosistem.  Selain  itu kemungkinan  alga  jenis  lain  juga  terpengaruh  oleh paraquat.  Oleh  karena  itu  maka  perlu  dilakukan penelitian  lebih  lanjut  mengenai  pengaruh  paraquat terhadap alga lain yang menghasilkan energy mereka bukan dari fotosintesis

## KESIMPULAN
Dari  hasil  penelitian,  dapat  disimpulkan  bahwa Paraquat  mampu  menghambat  laju  pertumbuhan populasi Chlorella sp.  dengan  nilai  EC 50 sebesar 125,8 µg/L

## DAFTAR PUSTAKA
Carr,G.M.,Neary,  J.P.  (2008). Water  Quality  for Ecosystem  and  Human  Health ,  2nd  Ed. Ontario: United Nation Environment Programme Publishing.
Eullaffroy  P,  Vernet  G.  (2003).  The  F684/F735 chlorophyll fluorescenceratio: a potential tool for  rapid  detection  and  determinationof herbicide  phytotoxicity  in  algae. Water  Res,
37, 1983–1990.
Fuerst  EP,  Vaughn  KC.  (1990).  Mechanisms  of paraquat  resistance. Weed  Technol, 4,  150– 156.
Isnansetyo, A., & Kurniastuty. (1995). Teknik Kultur Phytoplankton dan Zooplankton . Yogyakarta: Penerbit Kanisius.
Jamers,  A.,  De  Coen,  W.  (2010).  Effect  assessment of  the  herbicideparaquat  on  a  green  alga using differential gene expression andbiochemical  biomarkers. Environ Toxicol Chem, 29, 893–901.
Pimentel, D. (1995). Amounts of pesticides reaching target  pests:environmental  impacts  and ethics. J Agric Environ Ethics , 8, 17–29.
OECD (1981). Test  No.  201:  Alga  Growth  Inhibition Test,OECD  Guidelines  for  Testing  of Chemical ,  Section  2:  Effect  of  Biology System. Paris:OECD Publishing.
Prado,  R.,  Rioboo,  C.,  Herrero,  C.,  Cid,  A.  (2009).
The  herbicide  paraquatinduces  alterations  in the elemental and biochemical compositionof non-target  microalgal  species. Chemosphere , 76, 1440–1444.
Leboulanger, C., Bouvy, M., Pagano, M., Dufour, R.,
Got,  P.,  Cecchi,  P.  (2009)  Responses  of planktonic microorganisms from tropicalreservoirs to paraquat and
deltamethrin exposure. Arch Environ Contam Toxicol , 56, 39–51.
Rioboo,Ci.,  Prado,  R.,  Herrero,  C.,  Cid,  A.  (2007). Population  growth  studyof  the  rotifer Brachionus  sp.  fed  with  triazine-exposed microalgae. Aquat Toxicol, 83, 247–253.
Suntres, Z.E. (2002). Role of antioxidants in paraquat toxicity. Toxicology, 180, 65–77.