4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Asap Asap merupakan perpaduan atau campuran karbon dioksida, air, zat yang
terdifusi di udara, zat partikulat, hidrokarbon, zat kimia organik, nitrogen oksida dan mineral. Ribuan komponen lainnya dapat ditemukan tersendiri dalam asap. Komposisi asap tergantung dari banyak faktor, yaitu jenis bahan pembakar, kelembaban, temperatur api, kondisi angin, dan hal lain yang mempengaruhi cuaca, baik asap tersebut baru atau lama. Jenis kayu dan tumbuhan lain yang terdiri dari selulosa, lignin, tanin, polifenol, minyak, lemak, resin, lilin dan tepung, akan membentuk campuran yang berbeda saat terbakar. (WHO Guidelines, 2005) Materi partikulat atau Particulate Matter (PM) adalah istilah yang digunakan untuk campuran partikel padat dan tetesan cairan (droplet) yang tersuspensi di udara. Partikel-partikel ini berasal dari berbagai sumber, seperti pembangkit listrik, proses industri, dan truk diesel, lalu terbentuk di atmosfer dengan transformasi emisi gas buang. Materi partikulat merupakan bagian penting dalam asap kebakaran untuk pajanan jangka pendek (jam atau mingguan). Karakteristik dan pengaruh potensial materi partikulat terhadap kesehatan tergantung pada sumber, musim, dan keadaan cuaca. (WHO Air Quality Guidelines, 2005) Materi partikulat dibagi menjadi: 1. Ukuran lebih dari 10 μm biasanya tidak sampai ke paru; dapat mengiritasi mata, hidung dan tenggorokan. 2. Partikel kurang atau sama dengan 10 μm; dapat terinhalasi sampai ke paru. 3. Partikel kasar (coarse particles) berukuran 2,5 – 10 μm. 4. Partikel halus (fine particles) berdiameter kurang dari 2,5μm. Partikel debu atau materi partikulat melayang (suspended particulate matter) merupakan campuran sangat rumit berbagai senyawa organik dan
Universitas Sumatera Utara
5
anorganik di udara dengan diameter <1 μm sampai maksimal 500 μm. Materi partikulat akan berada di udara dalam waktu relatif lama dalam keadaan melayang dan masuk ke dalam tubuh manusia melalui saluran pernapasan. Karena komposisi materi partikulat yang rumit dan pentingnya ukuran partikulat dalam menentukan pajanan, banyak istilah digunakan untuk menyatakan materi partikulat di udara. Beberapa istilah mengacu pada metode pengambilan sampel udara seperti suspended particulate matter (SPM), total suspended particulate (TSP) atau ballack smoke. Istilah lain lebih mengacu pada tempat di saluran napas, tempat materi partikulat mengendap yaitu inhalable thoracic particulate yang terutama mengendap pada saluran napas bagian bawah. (Schwela, 2001) Asap menimbulkan iritasi mata, kulit dan gangguan saluran pernapasan yang lebih berat, fungsi paru berkurang, bronkitis, asma eksaserbasi, dan kematian dini. Selain itu konsentrasi tinggi partikel-partikel iritasi pernapasan dapat menyebabkan batuk terus-menerus, batuk berdahak, kesulitan bernapas dan radang paru. Materi partikulat juga dapat mempengaruhi sistem kekebalan tubuh dan fisiologi melalui mekanisme terhirupnya benda asing ke paru. Dampak yang ditimbulkan tergantung dari individu seperti umur, penyakit pernapasan sebelumnya, infeksi dan kardiovaskuler dan ukuran partikel. (Schwela, 2001) Partikel asap cenderung sangat kecil dengan ukuran hampir sama dengan panjang gelombang cahaya yang terlihat. Partikel asap tersebut hampir sama dengan fraksi partikel PM 2,5 sehingga dapat menyebar dalam cahaya dan mengganggu jarak pandang. Partikel halus dapat terinhalasi ke dalam paru sehingga lebih berisiko mengganggu kesehatan dibandingkan partikel lebih besar. (Brauer, 2007)
2.2. Pembakaran Proses pembakaran adalah sebuah proses kompleks yang melibatkan api, bahan bakar, faktor iklim termasuk ketinggian dan meteorologi. Pembakaran bahan organik adalah proses oksidasi yang menghasilkan uap air dan karbondioksida (CO2) sehingga terbentuk senyawa yang tidak teroksidasi sempurna (misalnya karbon monoksida) atau terbentuk senyawa tereduksi
Universitas Sumatera Utara
6
(misalnya metana dan amonia). Senyawa ini ditemukan dalam asap yang terdiri dari partikel terhirup iritan dan gas serta dalam beberapa kasus mungkin karsinogenik. Asap sendiri adalah kompleks campuran dengan komponen yang bergantung pada jenis bahan bakar, kadar air, bahan bakar aditif seperti pestisida yang disemprot pada dedaunan atau pohon. (Malilay, 1998) Pengaruh asap terhadap kesehatan terjadi melalui berbagai mekanisme, antara lain iritasi langsung, kekurangan oksigen yang menimbulkan sesak napas, serta absorpsi toksin. Cedera termal (luka bakar) terjadi pada daerah terkena pada permukaan eksternal tubuh, termasuk hidung dan mulut; luka bakar di bawah trakea jarang terjadi karena adanya efisiensi saluran napas bagian atas yang menyerap panas. Kematian karena menghirup asap tanpa luka bakar jarang terjadi (sekitar <10%), sedangkan kematian karena menghirup asap dengan luka bakar lebih sering, yaitu sekitar 30-50%. (California Thoracic Society American Lung Association, 2008)
2.3. Dampak Asap Bakaran Beberapa faktor yang berperan seperti cuaca, fase kebakaran dan struktur tanah dapat mempengaruhi sifat api dan efek asap kebakaran. Secara umum cuaca berangin membuat konsentrasi asap lebih rendah karena asap akan bercampur dengan udara. Sistem cuaca regional akan membuat api kebakaran menyebar lebih cepat dan membawa dampak yang lebih besar. Intensitas panas, khususnya saat awal kebakaran akan membawa asap ke udara dan menetap, kemudian turun jika suhu menurun. Asap kebakaran pertama biasanya langsung dibawa angin sehingga menjadi prediksi area yang terbakar. (National Interagency Fire Center, 2011) Kebanyakan orang dewasa sehat dan anak anak akan sembuh dengan cepat dari pajanan asap dan tidak akan mendapat efek jangka panjang. Namun, populasi sensitive tertentu dapat mengalami gejala kronik yang lebih berat. Bahan yang terkandung dalam asap bakaran dapat mengiritasi mukosa serta mencetuskan gangguan pernapasan akut dan kronik seperti asma, bronkitis, penurunan faal paru, kanker sampai kematian. Gangguan fungsi makrofag, peningkatan kadar
Universitas Sumatera Utara
7
albumin dan laktosa dehidrogenase yang menunjukkan kerusakan membran sel serta kerusakan sel epitel dapat ditemukan akibat pajanan asap bakaran. (A Guide for Public Health Officials, 2008) Pada pasien penyakit jantung terdapat hubungan antara peningkatan serangan jantung dengan jumlah partikel asap di udara. Orang berusia tua mudah terpengaruh oleh asap karena mekanisme pertahanan saluran napas mereka terutama fungsi pembersih partikel sudah berkurang. Pajanan asap akan meningkatkan kemungkinan infeksi saluran napas oleh bakteri dan virus akibat penekanan aktivitas makrofag sehingga timbul gejala pneumonia dan komplikasi pernapasan lain. (Englert, 2004)
Tabel 2.1. Pengaruh Polutan Asap Bakaran terhadap Sistem Pernapasan dan Organ Lain Polutan
Mekanisme
Efek Potensial pada Kesehatan
Partikulat (partikel • Akut: iritasi bronkus, • Mengi, asma eksaserbasi kecil
<
diameter
10
μ, inflamasi dan reaktivitas • Infeksi saluran napas aero meningkat
dinamik < 2.5 μ)
• Bronkitis kronik dan PPOK
• Berkurangnya bersihan • PPOK eksaserbasi mukosilier •
Mengurangi
respons
makrofag dan imunitas lokal • Reaksi fibrotik Karbon monoksida
•
Berikatan
dengan • Berat badan bayi lahir rendah
hemoglobin
•
menghasilkan
Meningkatnya
kasus
karboksi kematian perinatal
hemoglobin yang dapat mengurangi
transport
oksigen ke organ vital dan
menyebabkan
Universitas Sumatera Utara
8
gangguan janin Hidrokarbon
Karsinogenik
• Kanker paru
aromatik polisiklik
• Kanker mulut, nasofaring dan
(benzo-alpyrene)
laring
Nitrogen dioksida
•
Pajanan
akut • Mengi, asma eksaserbasi
menyebabkan reaktivitas • Infeksi saluran napas • Berkurangnya fungsi paru
bronkus
• Pajanan kronik dapat anak meningkatkan kerentanan infeksi bakteri dan virus Sulfur dioksida
•
Pajanan
akut • Mengi, asma eksaserbasi
menyebabkan reaktivitas • PPOK eksaserbasi bronkus
• Penyakit kardiovaskuler
• Pajanan kronik sulit untuk memisahkan efek partikel Kondesat
asap •
Absorpsi
racun
biomass, termasuk
dalam lensa sehingga
hidrokarbon
terjadi
aromatik polisiklik
oksidatif
ke • Katarak
perubahan
dan ion metal
2.4.
Anatomi Jalan Napas Saluran penghantar udara hingga mencapai paru - paru adalah hidung,
faring, laring, trakhea, bronkus dan bronkiolus. Saluran pernapasan dari hidung sampai bronkiolus dilapisi oleh membran mukosa yang bersilia. Permukaan epitel diliputi oleh lapisan mukus yang disekresi oleh sel goblet dan kelenjar serosa. (Ganong, 1998) Dari rongga hidung udara menuju ke faring kemudian menuju ke laring yang merupakan rangkaian cincin tulang rawan yang dihubungkan oleh otot dan
Universitas Sumatera Utara
9
mengandung pita suara. Di antara pita suara terdapat glotis yang merupakan pemisah antara saluran pernapasan bagian atas dan bawah. (Price, 1994) Setelah melalui saluran hidung dan faring, tempat udara pernapasan dihangatkan dan dilembabkan dengan uap air, udara inspirasi berjalan menuruni trakhea, melalui bronkiolus, bronkiolus respiratorius dan duktus alveolaris sampai ke alveoli. Antara trakhea dan sakus alveolaris terdapat 23 percabangan saluran udara. Enam belas percabangan pertama saluran udara merupakan zona konduksi yang menyalurkan udara dari dan ke lingkungan luar. Bagian ini terdiri dari bronkus, bronkiolus dan bronkiolus terminalis. Tujuh percabangan berikutnya merupakan zona peralihan dan zona respirasi, tempat terjadinya pertukaran gas dan terdiri dari bronkiolus respiratorius, duktus elveolaris dan alveoli. Tiap alveolus dikelilingi oleh pembuluh kapiler paru. (Pearce, 1986) Bronkus utama kanan lebih pendek dan lebih lebar, merupakan kelanjutan dari trakhea yang arahnya hampir vertikal. Sebaliknya bronkus utama kiri lebih panjang dan lebih sempit, merupakan kelanjutan trachea dengan sudut yang lebih tajam. Cabang utama bronkus kanan dan kiri bercabang lagi menjadi bronkus lobaris dan kemudian bronkus segmentalis. Percabangan ini berjalan terus menjadi bronkus yang ukurannya semakin kecil sampai akhirnya menjadi bronkiolus terminalis, yaitu saluran udara terkecil yang tidak mengandung alveoli (kantung udara). Seluruh saluran udara ke bawah sampai tingkat bronkiolus terminalis disebut saluran penghantar udara karena fungsi utamanya adalah sebagai penghantar udara ke tempat pertukaran gas paru - paru. (E. Pearce) Setelah bronkiolus terminalis terdapat asinus yang merupakan unit fungsional paru – paru, yaitu tempat pertukaran gas. Asinus terdiri dari (l) bronkiolus respiratorius yang terkadang memiliki kantung udara kecil atau alveoli pada dindingnya, (2) duktus alveolaris, seluruhnya dibatasi oleh alveolus dan (3) sakus alveolaris, merupakan struktur akhir paru - paru. Paru - paru yang berisi sekitar 300 juta alveoli, membentuk suatu selaput pernapasan seluas sekitar 1.100 kaki persegi atau kira - kira seluas permukaan lapangan tenis.
Universitas Sumatera Utara
10
Gambar 2.1. Anatomi Sistem Pernapasan
2.5. Fisiologi Pernapasan Fungsi utama pernapasan adalah untuk memperoleh O2 agar dapat digunakan oleh sel sel tubuh dan mengeliminasi CO2 yang dihasilkan oleh sel. Sebagian besar orang menganggap bahwa pernapasan sebagai proses menarik dan mengeluarkan napas. Namun , dalam fisiologi, pernapasan memiliki makna yang lebih luas. Respirasi internal atau seluler mengacu kepada proses metabolisme intrasel yang berlangsung di dalam mitokondria, yang menggunakan O2 dan menghasilkan CO2 selama penyerapan energi dari molekul nutrien. Respirasi eksternal mengacu kepada keseluruhan rangkaian kejadian yang terlibat dalam pertukaran O2 dan CO2 antara lingkungan eksternal dan sel tubuh (Lauralee Sheerwood, 2001) Pada dasarnya tujuan utama dari proses respirasi dapat dibagi menjadi 4 mekanisme, yaitu: 1. ventilasi paru, yang berarti masuk dan keluarnya udara antara atmosfir dan alveoli paru 2. difusi oksigen dan karbon dioksida antara alveoli dan darah
Universitas Sumatera Utara
11
3. pengangkutan oksigen dan karbon dioksida dalam darah dan cairan tubuh ke dan dari sel jaringan tubuh 4. pengaturan ventilasi dan hal hal lain dari respirasi (Guyton, 2007)
2.5.1. Volume Paru Metode sederhana untuk mempelajari ventilasi paru adalah dengan mencatat volume udara yang masuk dan keluar paru-paru, suatu proses yang disebut dengan spirometri. Perubahan perubahan volume paru yang terjadi selama bernapas dapat diukur dengan menggunakan spirometer. Berikut adalah berbagai macam volume paru : 1. Volume tidal adalah volume udara yang masuk atau keluar paru setiap kali bernapas normal; besarnya kira kira 500 ml pada laki laki dewasa 2. Volume cadangan inspirasi adalah volume udara ekstra yang dapat diinspirasi setelah dan di atas volume tidal normal bila dilakukan inspirasi kuat; besarnya kira kira mencapai 3000 ml 3. Volume cadangan ekspirasi adalah volume udara ekstra maksimal yang dapat diekspirasi melalui ekspirasi kuat pada akhir ekspirasi tidak normal; jumlah normalnya biasanya mencapai 1100 ml 4. Volume residu adalah volume udara yang masih tetap berada dalam paru setelah ekspirasi paling kuat; volume ini besarnya kira kira 1200 ml. volume residu ini tidak dapat diukur secara langsung dengan spirometer karena volume udara ini tidak keluar masuk paru. 5. Volume ekspirasi paksa dalam satu detik adalah volume udara yang dapat diekspirasi selama satu detik pertama ekspirasi pada penentuan kapasitas vital. Biasanya volumenya sekitar 80%, yaitu dalam keadaan normal 80% udara yang dapat dipaksa keluar dari paru yang mengembang maksimum dapat dikeluarkan dalam satu detik pertama.
Universitas Sumatera Utara
12
2.5.2. Kapasitas Paru Untuk menguraikan peristiwa peristiwa dalam siklus paru, terkadang perlu menyatukan dua atau lebih volume di atas. Kombinasi seperti itu disebut kapasitas paru, yang dapat diuraikan sebagai berikut : 1. Kapasitas inspirasi adalah jumlah udara yang dapat dihirup seseorang, dimulai pada tingkat ekspirasi normal dan pengembangan paru sampai jumlah maksimum. Kapasitas inspirasi paru sama dengan volume tidal ditambah volume cadangan inspirasi; jumlahnya kira kira 3500 ml. 2. Kapasitas residu fungsional adalah jumlah udara yang tersisa dalam paru pada akhir ekspirasi normal. Kapasitas residu fungsional sama dengan volume cadangan ekspirasi ditambah volume residu; jumlahnya kira kira 2300 ml. 3. Kapasitas vital adalah jumlah udara maksimum yang dapat dikeluarkan seseorang dari paru, setelah terlebih dahulu mengisi paru secara maksimum dan kemudian mengeluarkan sebanyak banyaknya. Kapasitas vital sama dengan volume cadangan inspirasi ditambah volume tidal dan volume cadangan ekspirasi; jumlahnya kira kira 4600 ml. 4. Kapasitas paru total adalah volume maksimum yang dapat mengembangkan paru sebesar mungkin dengan inspirasi sekuat mungkin. Kapasitas paru total sama dengan kapasitas vital ditambah volume residu; jumlahnya kira kira 5800 ml.
2.6. Gejala Respiratorik Gangguan pada fungsi pernapasan sering ditandai dengan gejala gejala berupa : batuk, berdahak, sesak napas, napas berbunyi (wheeze), dan nyeri pleuritik. 1. Batuk Batuk merupakan mekanisme refleks yang sangat penting untuk menjaga jalan napas tetap terbuka (paten) dengan cara menyingkirkan hasil sekresi berupa lendir, gumpalan darah, ataupun benda asing yang menumpuk pada jalan napas. Namun sering terdapat batuk yang tidak bertujuan untuk mengeluarkan lendir maupun benda asing, seperti batuk yang disebabkan oleh iritasi jalan napas.
Universitas Sumatera Utara
13
2. Batuk Berdarah Batuk berdarah atau hemoptisis sering merupakan petunjuk tentang adanya penyakit yang serius. Penyebab hemoptisis sangat beragam, namun penyebab tersering di seluruh dunia adalah tuberculosis, sedangkan di negara maju penyebab hemoptisis tersering adalah: bronchitis, bronkiektasis, dan kanker bronkogenik. Dahak yang bercampur darah sering didapati pada perokok yang masih sehat dan biasanya tidak dipedulikan oleh orang tersebut. 3. Sesak Napas Sesak napas atau dispnea adalah gejala subjektif berupa keinginan penderita untuk meningkatkan upaya mendapatkan udara pernapasan. Karena bersifat subjektif, dispnea tidak dapat diukur (namun terdapat gradasi sesak napas). Dispnea sebagai akibat peningkatan upaya untuk bernapas dapat dijumpai pada berbagai kondisi klinis penyakit. Penyebabnya adalah meningkatnya tahanan jalan napas seperti pada obstruksi jalan napas atas, asma, dan pada penyakit obstruksi kronik. 4. Napas Berbunyi Wheeze adalah napas yang berbunyi seperti bunyi suling yang menunjukkan adanya penyempitan saluran napas, baik secara fisiologis (oleh karena dahak) ataupun secara anatomic (oleh karena konstriksi). Wheezing dapat terjadi secara difus di seluruh dada seperti pada asma atau secara lokal seperti pada penyumbatan oleh lendir ataupun benda asing. Wheezing juga dapat timbul saat melakukan kegiatan agak berat. 5. Nyeri pleuritik Nyeri pleuritik adalah salah satu dari dua jenis nyeri dada (chest pain); nyeri dada yang lain adalah nyeri sentral (central pain, visceral pain). Nyeri pleuritik dapat ditentukan lokasinya dengan mudah, rasa nyeri ini intensitasnya bertambah jika batuk atau bernapas dalam. Nyeri pleuritik berkaitan dengan penyakit yang menimbulkan inflamasi pada pleura parietalis, seperti infeksi (pneumonia, empiema, tuberculosis), trauma, tumor.
Universitas Sumatera Utara
14
2.7. Fisiologi Peak Flow Meter Peak Flow Meter merupakan sebuah instrument kecil, portable, murah, dan mudah digunakan sebagai suatu alternative untuk mengukur arus puncak ekspirasi (APE). Alat ini sudah memadai untuk melakukan pemantauan penyakit paru obstruktif atau untuk melakukan uji tapis massal. Jenis peak flow meter yang sering digunakan untuk mengukur APE adalah Wright Peak Flow Meter yang dirancang oleh BM Wright dan CB McKerrow (1959). Cara kerja alat ini berdasarkan azas mekanika, dimana deras arus udara diukur dengan gerakan piston yang terdorong oleh arus udara yang ditiupkan melalui pipa peniup. Piston akan mendorong jarum penunjuk (marker). Piston dikaitkan dengan sebuah pegas, lalu setelah arus berhenti, oleh gaya tarik balik piston akan tertarik ke kedudukan semula dan jarum penunjuk tertinggal pada titik jangkauan piston terjauh. Nilai APE dibaca pada titik tunjuk jarum tersebut. (Majalah Kedokteran Indonesia, 1992). Berikut adalah kriteria pengukuran kualitas fungsi paru yang diukur dengan peak flow meter: Kualitas Fungsi Paru
Volume Arus Puncak Ekspirasi
Baik
>500 ml
Sedang
300 ml – 500 ml
Buruk
<300 ml
Gambar 2.2 Wright Peak Flow Meter Sumber : www.healthcentral.com.
Universitas Sumatera Utara
