Air tanah membentuk 97% dari air tawar kita dan merupakan sumber air minum yang penting bagi populasi global. Di Taiwan, air tanah merupakan sumber air utama di wilayah barat daya yang digunakan untuk keperluan pertanian, industri, dan rumah tangga. Namun, peningkatan pembangunan industri telah memperparah penggunaan bahan kimia yang terlibat dalam manufaktur kompleks dan industri petrokimia seperti senyawa aromatik, monomer (misalnya asetaldehida), dan pelarut (misalnya aseton). Oleh karena itu, pencemaran air tanah tetap menjadi ancaman global karena efek racunnya bagi manusia dan lingkungan.
Pada tahun 2007, Dewan Riset Nasional AS (NRC) mengeluarkan tantangan untuk beralih dari penggunaan model hewan untuk pengujian toksisitas. Sebagai tanggapan, Program Toksikologi Nasional, USEPA, dan Pusat Genomik Kimia Institut Kesehatan Nasional berkolaborasi dan membentuk program Pengujian Toksisitas di Abad ke-21 (Tox21) untuk mengembangkan teknologi dan model komputasi hemat biaya untuk studi lebih lanjut dan memprediksi hasil kesehatan yang merugikan pada manusia. Peneliti sebelumnya telah melakukan pendekatan berbasis sel untuk menyelidiki toksisitas sampel air lingkungan termasuk air tanah. Namun demikian, jumlah bahan kimia baru yang perlu diuji dan diprioritaskan meningkat pesat. Oleh karena itu, pemodelan komputasi diperkenalkan untuk melengkapi eksperimen HTS. Model semacam itu dapat memprediksi toksisitas suatu senyawa dengan mengintegrasikan informasi yang dihasilkan dari uji in vitro HTS atau dari database toksisitas throughput tinggi yang ada seperti Peramal Toksisitas USEPA (ToxCast) dan Basis Pengetahuan Ekotoksikologi (ECOTOX); dengan demikian, mengurangi waktu yang dihabiskan untuk pengujian dan mempercepat penentuan prioritas bahan kimia. Indeks Prioritas Toksikologi (ToxPi) adalah program perangkat lunak yang mengintegrasikan berbagai informasi yang tersedia dari database tersebut ke dalam skor indeks tanpa dimensi, yang dikenal sebagai skor ToxPi, divisualisasikan sebagai irisan dalam diagram lingkaran.
Remediasi lokasi air tanah yang terkontaminasi bisa jadi mahal, oleh karena itu, mengidentifikasi area prioritas penting untuk mengurangi biaya yang dihabiskan untuk sumber daya. Dengan kombinasi pengujian alternatif dan pendekatan toksikologi komputasi ini, biaya untuk remediasi dapat dikurangi dengan mengalokasikannya ke lokasi prioritas, sehingga menghambat potensi dampak kesehatan dari air tanah yang terkontaminasi bagi penduduk masyarakat sekitar. Sebagai konsekuensi dari penggunaannya di beberapa industri, banyak dari bahan kimia ini masuk ke sistem air tanah yang menyebabkan pencemaran air tanah di seluruh dunia. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi dan memberi peringkat lokasi air tanah prioritas di distrik petrokimia yang terkontaminasi dengan menggabungkan alternatif, pendekatan non-hewan – analisis kimia, penyaringan throughput tinggi (HTS) berbasis sel, dan toksikologi komputasi Indeks Prioritas Toksikologi (ToxPi).
Sampel air tanah dikumpulkan dari 10 lokasi berbeda di distrik petrokimia yang dinyatakan terkontaminasi di Kabupaten Yunlin, Taiwan, dan ditetapkan sebagai sampel S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, dan S10. Strategi pengambilan sampel dilakukan sesuai dengan Metode Pengambilan Sampel Air Tanah Sumur Pemantauan Taiwan EPA (TEPA) (NIEA W103.56 B). Konsentrasi polutan air tanah termasuk PAH, MAH, CAH, dan lainnya (sebagaimana disyaratkan dalam Undang-Undang SGPR Taiwan) dalam sampel dianalisis sesuai dengan Deteksi Senyawa Organik Volatile dalam Air dengan Purge-and-Trap/Gas Chromatography Analisis Spektrometri Massa (NIEA W785.57 B) metode TEPA. Beberapa parameter kualitas air termasuk suhu air, pH, konduktivitas, oksigen terlarut, dan kekeruhan juga diukur (Tabel S1). Sampel disimpan pada suhu 4 â—¦C sampai digunakan untuk HTS.
Sampel air tanah yang dikumpulkan dari sepuluh lokasi berbeda di kabupaten yang terkontaminasi menunjukkan tingkat polutan di bawah batas deteksi, namun, bioaktivitas hepatotoksik ditunjukkan pada sel HepaRG hepatoma manusia.
Dalam studi ini, kombinasi analisis kimia, bioassay, dan pendekatan toksikologi komputasi dilakukan untuk memberikan peringkat prioritas situs air tanah di distrik petrokimia yang diketahui terkontaminasi di Taiwan. Meskipun tidak ada polutan air tanah target yang terdeteksi di hampir semua sampel setelah analisis kimia, hasil uji toksisitas in vitro menunjukkan bahwa air tanah yang dikumpulkan dari lokasi tertentu menunjukkan potensi hepatotoksisitas, sehingga mengindikasikan perlunya inverstigasi tindak lanjut. Dengan integrasi analisis kimia dan data toksisitas in vitro dalam alat ToxPi, lokasi air tanah diberi peringkat dan lokasi prioritas yang menjadi perhatian diidentifikasi. Namun, penelitian lebih lanjut direkomendasikan untuk memvalidasi temuan kami saat ini. Meskipun demikian, hasil saat ini dapat membantu pihak yang bertanggung jawab dalam mengalokasikan sumber daya untuk remediasi selanjutnya dari lokasi air tanah yang diteliti.
Penulis: Trias Mahmudiono, S.KM., MPH(Nutr)., GCAS., Ph.D
Informasi detail dari penelitian ini dapat dilihat pada artikel kami di: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.116982
