Terdapat berbagai proses abiotik dan biotik di alam ini yang berfungsi menguraikan zat kimia di lingkungan. Banyak zat kimia yang pada awalnya berbahaya bagi lingkungan, namun melalui proses biotik dan abiotik ini terjadi penurunan resiko ”toksisitas”-nya di lingkungan, karena melalui proses ini waktu paruh toksikan di lungkungan yang relatif singkat.

Secara umum persistensi dapat diartikan sebagai waktu tinggal suatu zat kimia dalam lingkungan (tanah, air dan udara), atau sebagai waktu paruh dari degradasi zat
kimia di lingkungan. Dalam tabel 1 terlihat berbagai waktu paruh beberapa zat kimia kontaminan lingkungan.



Kelompok pestisida yang paling persisten adalah insektisida hidrokarbon terklorinasi, seperti DDT, PCBs ”polychlorinated biphenyls” dan TCDD. DDT dan insektisida hidrokarbon terklorinasi, seperti lindane, aldrin/dieldrin, dan heptaklor, telah digunakan sejak lama dan terbukti tidak baik untuk lingkungan sebab terus mereka menetap pada lingkungan, berkecendrungan berakumulasi pada jaringan-jaringan organisme hidup, dan efek yang merugikan pada organisme bukan sasaran. Campuran insektisida ini secara kimia sangat stabil, yaitu mereka tidak cepat terurai di lingkungan, jaringan hewan, dan tumbuhan. Kenyataannya mereka tetap bertahan dan tidak berubah di dalam tanah dan air untuk jangka waktu berpuluh-puluh tahun, serta selalu siap untuk dimakan oleh organisme. Melalui proses biokonsentrasi, mereka terakumulasi pada jaringan tumbuhan dan hewan, dan perpotensi berbahaya pada rantai makanan. Seperti disebutkan di atas, penguraian zat kimia di lingkungan berlangsung malalui proses biotik dan abiotik.

1. Degradasi abiotik

Proses degradasi kimia secara abiotik umumnya terjadi dengan melibatkan faktor pengaruh cahaya ”fotolisis” dan air ”hidrolisis”. Proses fotolisis pada dasarnya cahaya ”sinar ultraviolet” sangat berpotensial melakukan pemutusan ikatan kimia, sehiga secara signifikan dapat membantu dalam proses degrasi senyawa kimia di lingkungan. Fotolisis umumnya terjadi di atmorfer atau permukaan air, dimana kedua tempat tersebut mendapatkan intensitas penyinaran yang terbesar. Reaksi fotolisis tergantung pada dua faktor, yaitu intensitas dari sinar dan kapasitas dari melekol polutan untuk mengabsorsi sinar. Senyawa hidrokarbon aromatik tak jenuh, seperti hidrokarbon aromatik polisiklik, cendrung mudah terurai melalui reaksi fotolisis karena mempunyai kapasitas yang tinggi untuk menyerap sinar ultraviolet. Absorpsi energi cahaya dapat memfasilitasi oksigenasi dari kontaminan lingkungan melalui proses hidrolitik dan oksidatif.

Proses hidrolisis, air dengan kombinasi dengan energi cahaya dan panas umumnya dapat memutuskan ikatan kimia. Reaksi hidrolisis umumnya merupakan hasil pemasukan satu atom oksigen ke dalam inti molekul kimia. Ikatan ester, seperti yang ditemukan pada pestisida organofosfat (contoh paration, gambar 8.2) adalah molekul yang mempunyai kapasitas tinggi terhidrolisis. Laju reaksi hidrolisis dari zat kimia umumnya dipengaruhi oleh temperatur dan pH dari media air. Laju hidrolsisi akan meningkat dengan meningkatnya temperatur dan ekstrimnya pH media air.

2. Degradasi biotik

Penguraian zat kimia di lingkungan secara biokimia, umumnya proses ini berlangsung sangat lambat dan degradasi ini dapat berlangsung lebih cepat apabila dibantu oleh proses enzimatis dari mikroorganisme (bakteri, jamur, protozoa, dan ganggang). Jadi degradasi biotik melibatkan proses enzimatis dari berbagai organisme dan proses ini umumnya berlangsung lebih cepat dari proses abiotik. Proses penguraian xenobiotika secara biokimia di dalam tubuh organisme dikenal dengan reaksi biotransformasi.

Proses biodegrasi dan biotransformasi oleh mikroorganisme merupakan proses pembuangan dan perubahan yang penting dalam air, sedimen, dan tanah. Reaksi mencangkup oksidasi, reduksi, hidrolisis, dan terkadang penataan ulang struktur molekul xenobiotika. Reaksi ini dipengaruhi oleh bangun molekul dan konsentrasi cemaran, sifat mikroorganisme, keadaan lingkungan dan suhu. Proses degradasi biotik dapat menguraikan melekul menjadi carbon dioksida, air dan kompodenen anorganik dasar. Proses biotik umumnya melibatkan proses reaksi biokimia dalam tubuh organisme.