BerdayaNews.com, JAKARTA, Ketika Gunung Api Meletus, Bahaya Tidak Berhenti pada Lava dan Awan Panas
Ketika sebuah gunung api meletus, perhatian publik biasanya tertuju pada lava pijar, awan panas, lahar, dan material batuan. Padahal, ada ancaman lain yang dapat menyebar jauh mengikuti arah angin: abu vulkanik.
Secara kasat mata, abu vulkanik memang tampak seperti debu. Namun secara ilmiah, keduanya tidak dapat disamakan begitu saja.
Abu vulkanik merupakan material hasil fragmentasi magma dan batuan vulkanik yang dapat mengandung kaca vulkanik, mineral silikat, oksida logam, serta dalam kondisi tertentu silika kristalin. Ukuran partikelnya juga sangat beragam, dari material yang relatif kasar hingga partikel berukuran mikrometer dan submikrometer yang dapat masuk jauh ke dalam sistem pernapasan.
Karena itu, persoalan abu vulkanik harus dilihat melalui tiga aspek sekaligus:
ukuran partikel, komposisi kimia-mineralogi, dan lamanya paparan.
Partikel Kecil Justru Menjadi Persoalan Besar
Dalam kesehatan lingkungan, ukuran partikel merupakan salah satu faktor terpenting.
Partikel berukuran besar umumnya akan tertahan di hidung dan saluran pernapasan bagian atas. Namun semakin kecil ukuran partikelnya, semakin jauh ia dapat masuk ke sistem pernapasan.
Secara umum:
Ukuran partikelArea tubuh yang dapat terdampak>100 mikrometerSebagian besar tertahan di hidung10-100 mikrometerHidung dan tenggorokan4-10 mikrometerSaluran napas dan bronkus<4 mikrometerDapat mencapai bronkiolus dan alveolusPM2.5Dapat mencapai bagian terdalam paruPartikel ultrahalusMemiliki potensi interaksi biologis lebih tinggi
Definisi geologi abu vulkanik mencakup material berukuran hingga 2 milimeter. Namun dari perspektif kesehatan, fraksi respirabel yang berukuran jauh lebih kecil justru menjadi perhatian utama.
US Geological Survey (USGS) menjelaskan bahwa partikel abu yang sangat halus dapat mencapai bagian bawah sistem pernapasan, sedangkan partikel yang lebih besar cenderung tertahan di saluran napas bagian atas.
Dengan kata lain, abu yang paling berbahaya tidak selalu merupakan abu yang paling mudah terlihat.
Apa Kandungan Kimia Abu Vulkanik?
Komposisi abu sangat bergantung pada jenis magma dan karakter gunung api.
Komponen yang umum ditemukan antara lain:
silikon dioksida (SiO₂);
aluminium oksida (Al₂O₃);
oksida besi (FeO/Fe₂O₃);
kalsium oksida (CaO);
magnesium oksida (MgO);
natrium oksida (Na₂O);
kalium oksida (K₂O);
titanium oksida (TiO₂);
kaca vulkanik;
mineral silikat;
dan berbagai unsur jejak.
Namun, dalam perspektif kesehatan manusia, salah satu komponen yang perlu mendapat perhatian khusus adalah silika kristalin.
Silika kristalin dapat ditemukan dalam bentuk mineral seperti quartz, cristobalite, dan tridymite.
Paparan silika kristalin respirabel dalam jumlah dan kondisi tertentu diketahui berkaitan dengan penyakit paru, termasuk silikosis.
Namun, penting untuk tidak melakukan generalisasi bahwa setiap abu vulkanik otomatis mempunyai risiko silika yang sama.
Komposisi setiap letusan berbeda.
Mengapa Silika Kristalin Menjadi Perhatian?
Silika kristalin dapat mencapai alveolus apabila partikelnya cukup kecil.
Di sana, tubuh memiliki mekanisme pertahanan utama berupa makrofag alveolar.
Makrofag akan mencoba menangkap dan membersihkan partikel tersebut.
Persoalannya muncul apabila partikel mineral yang tertangkap sulit dihancurkan.
Aktivasi makrofag dapat menghasilkan mediator inflamasi.
Secara sederhana:
abu respirabel → makrofag → inflamasi → kerusakan jaringan → proses penyembuhan berulang.
Dalam paparan tertentu yang berat atau berulang, proses inflamasi kronis dapat menyebabkan aktivasi fibroblas dan pembentukan jaringan fibrosis.
Fibrosis berarti jaringan paru mengalami pembentukan jaringan parut sehingga elastisitas dan fungsi paru dapat menurun.
Abu Vulkanik Juga Dapat Memicu Stres Oksidatif
Ada mekanisme lain yang tidak kalah penting: oxidative stress atau stres oksidatif.
Beberapa abu vulkanik memiliki permukaan partikel yang kaya mineral dan unsur besi.
Permukaan tersebut dapat berinteraksi dengan oksigen dan senyawa peroksida sehingga meningkatkan pembentukan Reactive Oxygen Species (ROS).
Salah satu mekanisme kimia yang dikenal dalam biologi adalah reaksi Fenton:
Fe²⁺ + H₂O₂ → Fe³⁺ + OH⁻ + •OH
Produk yang sangat reaktif dalam persamaan tersebut adalah radikal hidroksil (•OH).
Radikal bebas dapat menyerang:
lipid membran sel;
protein;
struktur sel;
dan dalam kondisi tertentu DNA.
Karena itu, toksisitas abu tidak hanya ditentukan oleh jumlah partikel yang terhirup.
Karakter kimia permukaan partikel juga penting.
Dari Batuk hingga Peradangan Paru
Ketika seseorang menghirup abu vulkanik, respons tubuh dapat terjadi dalam beberapa tahap.
Tahap pertama: iritasi
Partikel yang masuk ke hidung dan tenggorokan merangsang saraf sensorik.
Tubuh merespons dengan:
bersin;
batuk;
produksi lendir;
rasa gatal atau kering pada tenggorokan.
Tahap kedua: inflamasi saluran napas
Partikel yang mencapai bronkus dapat menyebabkan iritasi dan inflamasi.
Saluran napas dapat mengalami:
pembengkakan;
peningkatan produksi lendir;
penyempitan saluran napas.
Gejalanya dapat berupa:
batuk, mengi, sesak dan rasa berat di dada.
Tahap ketiga: alveolus
Partikel yang sangat kecil dapat mencapai alveolus.
Di sini makrofag alveolar bekerja menangkap material tersebut.
Aktivasi sistem imun dapat menghasilkan mediator inflamasi dan ROS.
Mengapa Penderita Asma dan Penyakit Paru Lebih Rentan?
Orang sehat dapat mengalami iritasi akibat abu vulkanik.
Tetapi risiko dapat lebih besar pada orang yang sebelumnya telah mempunyai gangguan saluran pernapasan.
Abu dapat menjadi pencetus:
iritasi → bronkokonstriksi → penyempitan saluran napas → sesak.
Karena itu, kelompok seperti penderita asma, COPD, bronkitis kronis, anak-anak dan lansia perlu mendapatkan perhatian lebih ketika terjadi hujan abu.
Dalam kondisi tertentu, paparan dapat menyebabkan eksaserbasi penyakit paru yang sudah ada sebelumnya.
Jangan Lupakan Gas Vulkanik
Satu kesalahan umum adalah menganggap masyarakat hanya terpapar abu.
Dalam letusan gunung api, atmosfer di sekitar sumber juga dapat mengandung berbagai gas vulkanik, antara lain:
sulfur dioksida (SO₂);
karbon dioksida (CO₂);
karbon monoksida (CO);
hidrogen sulfida (H₂S);
hidrogen klorida (HCl);
hidrogen fluorida (HF);
nitrogen oksida.
SO₂ merupakan salah satu gas yang paling penting dari perspektif gangguan pernapasan.
Ketika berada dalam lingkungan lembap, SO₂ dapat larut dalam air dan membentuk spesies sulfur terlarut.
Secara sederhana:
SO₂ + H₂O ⇌ H₂SO₃
Dalam atmosfer dan sistem biologis, prosesnya jauh lebih kompleks daripada persamaan sederhana tersebut.
Tetapi konsekuensinya jelas: gas sulfur dapat meningkatkan iritasi saluran pernapasan.
Karena itu, dalam kejadian erupsi, masyarakat dapat menghadapi kombinasi:
partikel + mineral reaktif + gas iritan.
Bagaimana Abu Merusak Mata?
Mata merupakan organ yang sangat sensitif terhadap partikel asing.
Ketika abu masuk ke mata, partikel dapat menempel pada:
konjungtiva;
kelopak mata;
lapisan air mata;
permukaan kornea.
Karena partikel abu dapat mempunyai bentuk angular dan permukaan kasar, material tersebut dapat bekerja seperti partikel abrasif mikroskopis.
Masalah menjadi lebih besar ketika mata digosok.
Abu + gesekan kelopak mata + kornea → risiko abrasi epitel kornea.
Akibatnya dapat muncul:
mata merah;
rasa seperti kemasukan pasir;
perih;
gatal;
mata berair;
sensitif terhadap cahaya;
pandangan kabur sementara.
Reaksi Kimia di Permukaan Mata
Lapisan air mata merupakan lingkungan berair.
Apabila partikel membawa senyawa atau aerosol yang bersifat asam, dapat terjadi perubahan kondisi kimia pada permukaan mata.
Gas seperti SO₂ dapat larut dalam lapisan air mata dan membentuk spesies sulfur terlarut.
Dengan demikian, iritasi mata akibat erupsi dapat berasal dari dua mekanisme sekaligus:
Mekanis
Partikel menggesek permukaan mata.
Kimia
Gas atau material asam mengiritasi permukaan mata.
Gabungan keduanya dapat menyebabkan inflamasi konjungtiva dan kerusakan epitel kornea.
Apakah Abu Vulkanik Bisa Menyebabkan Kebutaan?
Tidak tepat mengatakan bahwa setiap paparan abu vulkanik menyebabkan kebutaan.
Sebagian besar gangguan mata bersifat sementara dan berupa iritasi.
Namun paparan berat dapat menyebabkan:
abrasi kornea;
keratitis;
inflamasi;
infeksi sekunder;
gangguan penglihatan.
Apabila terjadi kerusakan kornea yang berat atau infeksi yang tidak ditangani, komplikasi dapat menjadi serius.
Karena itu, gangguan penglihatan setelah paparan abu tidak boleh dianggap sepele.
Bahaya yang Sering Terlupakan: Abu yang Terbang Kembali
Ancaman tidak selalu berakhir ketika hujan abu berhenti.
Abu yang telah mengendap di:
jalan;
atap rumah;
halaman;
lahan pertanian;
kendaraan;
dapat kembali ke udara karena:
angin + kendaraan + aktivitas manusia + pekerjaan pembersihan.
Fenomena tersebut disebut resuspensi.
Akibatnya:
Gunung sudah tidak mengeluarkan abu, tetapi masyarakat masih dapat menghirup abu yang terangkat kembali.
Inilah alasan pembersihan pasca-erupsi harus dilakukan dengan metode yang meminimalkan pembentukan debu.
Apakah Semua Abu Vulkanik Sama Berbahayanya?
Jawabannya tidak.
Tingkat risiko dapat berbeda menurut:
ukuran partikel;
konsentrasi di udara;
mineralogi;
kandungan silika kristalin;
kandungan besi;
karakter permukaan partikel;
kandungan gas/asam;
lama paparan;
frekuensi paparan;
kondisi kesehatan individu.
Dengan demikian, istilah "abu vulkanik" sebenarnya masih terlalu umum untuk menentukan tingkat bahayanya.
Abu Gunung A tidak otomatis mempunyai profil toksikologi yang sama dengan abu Gunung B.
Parameter yang Seharusnya Diuji Pemerintah
Ketika suatu wilayah mengalami hujan abu, informasi yang diberikan kepada masyarakat idealnya tidak berhenti pada:
"Udara mengandung abu vulkanik."
Pemerintah dan lembaga teknis seharusnya, sejauh memungkinkan, menyediakan informasi mengenai:
1. Konsentrasi partikulat
Terutama:
PM10 dan PM2.5.
2. Distribusi ukuran partikel
Berapa persen material berada pada fraksi respirabel?
3. Komposisi mineralogi
Apakah terdapat:
quartz;
cristobalite;
tridymite?
4. Kandungan unsur
Termasuk:
Fe, Al, Ca, Mg;
dan unsur jejak tertentu.
5. Komposisi gas
Terutama:
SO₂, H₂S, CO₂, HCl, HF.
6. Karakteristik permukaan
Untuk penelitian toksikologi yang lebih mendalam, reaktivitas permukaan dan kemampuan menghasilkan ROS juga penting.
Apa Perlindungan yang Paling Rasional?
Untuk masyarakat umum, prinsip utamanya adalah mengurangi paparan.
Jika konsentrasi abu tinggi:
tetap berada di dalam ruangan merupakan salah satu langkah utama.
Ketika harus keluar, gunakan respirator partikulat yang sesuai, misalnya N95 atau standar ekuivalen, bukan hanya masker kain tipis.
Untuk mata:
kacamata pelindung dapat membantu mencegah masuknya partikel.
Jika abu masuk ke mata: jangan digosok.
Bilas dengan air bersih atau saline.
Lensa kontak sebaiknya dilepas.
Jika nyeri hebat, sensitif terhadap cahaya, mata terus berair atau penglihatan terganggu, diperlukan pemeriksaan medis.
Indikator Bahaya yang Harus Diwaspadai
Masyarakat harus segera mencari pertolongan medis apabila setelah paparan terjadi:
sesak berat;
sulit bernapas;
nyeri dada;
mengi berat;
batuk yang tidak membaik;
bibir atau wajah kebiruan;
penurunan kesadaran;
gangguan penglihatan menetap;
nyeri mata berat;
atau trauma/kerusakan kornea yang dicurigai.
Kesimpulan: Abu Vulkanik Adalah Masalah Kesehatan Lingkungan
Abu vulkanik tidak tepat dipandang hanya sebagai material kotor yang mengganggu aktivitas masyarakat.
Secara ilmiah, abu merupakan campuran kompleks partikel mineral dan kaca vulkanik dengan ukuran, bentuk, komposisi kimia dan reaktivitas yang berbeda-beda.
Bahaya terhadap manusia setidaknya berasal dari empat mekanisme:
1. Mekanis
Partikel tajam dapat mengiritasi saluran pernapasan dan mengabrasi kornea.
2. Kimia
Komponen mineral serta gas/asam vulkanik dapat mengiritasi jaringan.
3. Oksidatif
Permukaan partikel tertentu dapat memicu pembentukan ROS dan stres oksidatif.
4. Imunologis
Aktivasi makrofag dan mediator inflamasi dapat menimbulkan inflamasi akut dan, pada paparan tertentu yang berkepanjangan, proses kerusakan jaringan.
Karena itu, pertanyaan yang seharusnya diajukan bukan sekadar:
"Apakah abu vulkanik berbahaya?"
Melainkan:
"Abu dari gunung mana, berapa konsentrasinya, berapa ukuran partikelnya, apa komposisi mineralnya, berapa kandungan silika kristalinnya, apakah membawa gas/asam, dan berapa lama masyarakat terpapar?"
Jawaban atas pertanyaan-pertanyaan tersebut menentukan profil risiko kesehatan yang sesungguhnya.
Bagi Indonesia, negara dengan banyak gunung api aktif, pengujian komposisi abu dan pemantauan kualitas udara pasca-erupsi seharusnya menjadi bagian penting dari sistem perlindungan kesehatan masyarakat, bukan hanya urusan vulkanologi.
BerdayaNews.com, Melihat Lebih Dalam.
Referensi ilmiah utama
United States Geological Survey (USGS), Volcanic Ash: Respiratory Effects.
Horwell CJ, Baxter PJ. The respiratory health hazards of volcanic ash: a review for volcanic risk mitigation. Bulletin of Volcanology.
Horwell CJ et al. Penelitian mengenai volcanic ash, iron and oxidative potential.
Wilson TM et al. Kajian dampak kesehatan abu vulkanik dan pengalaman epidemiologis berbagai erupsi.
Publikasi ilmiah mengenai silika kristalin, mineralogi abu vulkanik dan toksikologi partikel.
(Tim Geologis dan Kesehatan BerdayaNews.com)
