Mikdas

Mikrobiologi
Udara dan
limbah

Kelompok Bu Ida

88.
3.1. Udara sebagai lingkungan mikroorganisme

● Udara adalah lingkungan yang tidak menguntungkan bagi mikroorganisme, di mana mereka tidak
dapat tumbuh
atau bagi. Itu hanyalah sebuah tempat yang mereka tempati sementara dan digunakan untuk
bergerak.

● Oleh karena itu, tidak ada hubungan metabolik yang terjadi di antara perbedaan tersebut
mikroorganisme di udara (seperti di tanah atau air). Akibatnya mereka hanya terbentuk secara
acak
kumpulan mikroorganisme, bukan mikrobiocenosis.

● Mikroorganisme terbang ke udara sebagai akibat dari pergerakan angin yang menyapu
mereka jauh dari berbagai habitat dan lingkungan (tanah, air, limbah, permukaan tanaman,
hewan, dan lainnya), atau diperkenalkan selama proses bersin, batuk, atau
aerasi limbah.

88
Mengapa kondisi udara tidak menguntungkan bagi mikroorganisme?

Ada 3 faktor pembatas dasar di udara:
● kekurangan nutrisi yang memadai,
● sering defisit air, ancaman pengeringan,
● radiasi matahari.

Jelas bahwa faktor pertama membatasi pertumbuhan sel. Faktanya, udara, dan khususnya
udara yang tercemar, mengandung beberapa zat organik, tetapi biasanya tidak terurai dengan baik
dan tidak cukup untuk dimanfaatkan sebagai makanan. Selain itu, ada hal lain yang kurang menguntungkan
faktor yang berkontribusi. Mikroorganisme yang terkandung di udara terus-menerus mengalami pengeringan,
yang pasti akan berhenti semua proses. Beberapa bakteri sangat sensitif terhadap defisit air yang
menyebabkannya efek bakterisidal (misalnya gonococci atau spirochete yang mati segera setelah masuk ke
udara). Banyak organisme, bagaimanapun, berhasil mengatasi kekurangan air dan, meskipun demikian
tidak dapat berfungsi dengan baik, bentuk kering mereka bertahan berbulan-bulan bahkan bertahun-tahun
(endospora, spora jamur). Radiasi matahari juga merusak mikroorganisme yang tersuspensi di udara sebagai
penyebabnya mutasi dan pengeringan (di air dan tanah radiasi matahari biasanya sangat lemah atau
tidak ada) (lihat juga 3.2 dan 3.5).

89
3.2. Adaptasi mikroorganisme dengan lingkungan udara

Jenis mikroorganisme apa yang terdapat di udara?
Ada 3 kelompok utama mikroorganisme yang terjadi di udara:
● virus
● bakteri
● jamur

89

Gambar 3.1. Contoh benda biologis yang terjadi di udara
(dengan proporsi ukuran)

Bakteri mungkin ada sebagai bentuk vegetatif atau istirahat, namun jamur muncul dalam bentuk
spora atau fragmen miselium. Terutama pada musim vegetatif, serbuk sari dari tanaman anemophilous
(misalnya rumput dan beberapa pohon) berlimpah di udara (Gbr. 3.1). Selain hal di atas, berikut ini bisa
ditemukan di udara juga: kista alga dan protozoa dan invertebrata kecil seperti cacing bentuk telur atau
kista dan tungau. Selain mikroorganisme hidup, fragmen dan produknya, yang seringkali menunjukkan
toksik atau aktivitas alergi, juga dapat terjadi di udara (lihat 3.6).

90 Mikroorganisme mana yang Atmosfir dapat ditempati untuk waktu yang lama oleh mikroorganisme yang
paling baik beradaptasi tahan terhadap pengeringan dan radiasi matahari, akibat komposisi atau struktur
kimiawi, Mikroorganisme dapat dibagi menjadi beberapa grup :
dengan keberadaan yang ● bentuk istirahat bakteri,
berkepanjangan di udara? ● bentuk vegetatif bakteri yang menghasilkan pewarna karotenoid atau
pelindung lapisan khusus (kapsul, struktur khusus dinding sel),

● spora jamur,

● virus dengan amplop

BAKTERI DALAM BENTUK ISTIRAHAT
Endospora adalah bentuk istirahat yang paling terkenal. Struktur ini berkembang di dalam sel dan ditutupi

oleh casing multi-layer yang tebal. Akibatnya, endospora menjadi luar biasa tahan terhadap kondisi lingkungan
yang paling tidak menguntungkan dan mampu bertahan hidup secara virtual tanpa henti dalam kondisi yang
disediakan oleh udara atmosfer. Mereka hanya diproduksi oleh beberapa bakteri, terutama oleh genera Bacillus
dan Clostridium. Karena setiap sel menghasilkan hanya satu endospora, bentuk spora ini tidak dapat digunakan
untuk reproduksi.

Jenis lain dari bentuk istirahat dihasilkan oleh bakteri tanah yang sangat umum adalah actinomycetes.
Sel-sel filiform vertikal khusus yang dihasilkan, disebut miselium udara, menjalani fragmentasi menghasilkan
banyak formasi berbentuk bola. Karena produksi mirip dengan pembentukan jamur, mereka juga disebut konidia.
Berbeda dengan endospora, konidia digunakan untuk reproduksi.

Ada pula bentuk istirahat bakteri lain, antara lain kista yang dihasilkan oleh azotobacters - bakteri tanah
yang mampu melakukan asimilasi nitrogen molekuler.

90 Sel vegetatif bakteri
yang resisten

Produksi pewarna karotenoid memastikan sel pterlindungi dari radiasi matahari. Karotenoid, karena adanya
banyak ikatan rangkap dalam molekul (-C = C-), berfungsi sebagai antioksidan, karena, sebagai agen pereduksi
kuat, mereka akan teroksidasi oleh radikal bebas. Akibatnya, makromolekul biologis yang penting dilindungi
melawan oksidasi (DNA, protein, dll.). Bakteri tanpa pewarna ini cepat mati karena dengan efek fotodinamik dari
fotooksidasi. Itu menjelaskan mengapa koloni bakteri, yang mengendap di atas piring agar-agar terbuka, sering
diwarnai (Gbr. 3.2). Kemampuan untuk berproduksi karotenoid terutama dimiliki oleh cocci dan actinomycetes
berbentuk batang.

Koloni bakteri di udara yang berwarna di
atas cawan Petri dengan media agar-agar

91 Aktinomiset berbentuk batang, misalnya Mycobacterium tuberculosis, selain resisten terhadap ringan, juga
menunjukkan ketahanan yang signifikan terhadap pengeringan karena kandungan lipid yang tinggi di dalam
dinding sel mereka. Tingkat kelangsungan hidup yang tinggi di udara juga merupakan karakteristik dari bakteri
tersebut yang memiliki kapsul, mis. Genus Klebsiella yang menyebabkan penyakit sistem pernafasan.

Spora jamur

Spora adalah sel reproduksi khusus yang digunakan untuk reproduksi aseksual. Jamur menghasilkan spora
dalam jumlah astronomi, misalnya puffball raksasa (Calvatia gigantea) menghasilkan 20.000.000.000.000 (20

miliar) Spora, yang terbang ke udara dan tersebar area yang luas. Jenis spora yang sangat umum ditemukan di

udara adalah konidia. konidia

(gr. konia - debu) adalah jenis spora yang dibentuk oleh reproduksi aseksual. Mereka terbentuk di bagian ujung hifa vertikal yang
disebut konidiofor dan disebarkan oleh angin. Spora jamur kapang umum seperti Penicillium dan Aspergillus adalah contohnya

di atas. Tanaman spora seperti pakis, ekor kuda, dan likopoda juga menghasilkan spora. Serbuk sari tumbuhan juga merupakan

sejenis spora. Virus resistan

Selain sel, udara juga ditempati oleh virus. Di antaranya ada yang mendemonstrasikan resistensi tertinggi adalah yang memiliki

nukleokapsid yang diselimuti, seperti virus influenza. Di antara virus tanpa nukleokapsid yang terbungkus, enterovirus menunjukkan

relatif resistansi tinggi. Tentu saja, selain bentuk tahan yang disebutkan sebelumnya, udara juga ditempati sel dan virus yang lebih

sensitif, tetapi kelangsungan hidupnya jauh lebih pendek. Diyakini, itu Di antara bentuk vegetatif, bakteri gram positif menunjukkan

resistensi yang lebih besar daripada bakteri gram negatif (terutama untuk pengeringan), terutama karena ketebalannya dinding sel.
Virus biasanya lebih resisten daripada bakteri.

92. 3.3 Aerosol Biologis

Mikroorganisme tersuspensi di udara sebagai sistem koloid. Mikroorganisme di udara terjadi dalam bentuk sistem koloid atau biasa disebut bioaerosol. Setiap koloid adalah
sistem di mana, di dalam media dispersinya, partikel-partikel tersebar fase terjadi yang ukurannya setengah jalan antara molekul dan partikel terlihat dengan telanjang mata. Dalam kasus
aerosol biologis, udara (atau gas lain) yang memiliki fungsi media dispersi, sedangkan mikroorganisme adalah fase terdispersinya. Namun, itu benar sangat jarang memiliki mikroba yang
muncul sendiri di udara. Biasanya, mereka terikat partikel debu atau tetesan cairan (air, air liur dll.), dengan demikian partikel bioaerosol tersebut sering melebihi ukuran mikroorganisme
dan dapat terjadi dalam dua fase:

● fase debu (misalnya debu bakteri) atau

● fase tetesan (misalnya, terbentuk sebagai hasil kondensasi uap air atau selama

bersin).

Partikel debu biasanya lebih besar dari tetesan dan mengendap lebih cepat. Itu perbedaan kemampuan mereka untuk menembus saluran pernafasan tergantung dari besarnya
partikel; partikel fase tetesan dapat mencapai alveoli, tetapi partikel debu dapat mencapai alveoli biasanya tertahan di saluran pernapasan bagian atas. Jumlah mikroorganisme yang
berasosiasi dengan satu partikel debu lebih besar dari pada fase tetesan.

Ukuran bioaerosols

Ukuran rata-rata bioaerosol berkisar dari sekitar 0,02 µm sampai 100 µm. Ukuran partikel tertentu dapat berubah di bawah pengaruh faktor luar (terutama kelembaban dan
suhu) atau sebagai hasil dari pembentukan agregat yang lebih besar. Dengan menggunakan kriteria ukuran, file aerosol biologis dapat dibagi lagi menjadi berikut ini:

● partikel halus (kurang dari 1µm) dan

● partikel kasar (lebih dari 1µm)

Partikel halus terutama virus, endospora dan fragmen sel. Mereka memiliki sifat higroskopis dan make-up yang disebut inti kondensasi air uap air. Pada kelembaban tinggi, air
berkumpul di sekitar partikel-partikel ini menciptakan fase tetesan. Kemudian, diameter partikel bertambah. Partikel kasar terutama terdiri dari bakteri dan jamur, biasanya berhubungan
dengan partikel debu atau dengan tetesan air.

93. 3.4. Mekanisme Melindungi Paru-Paru dari Bioaerosol

Ada dua mekanisme dasar yang menghilangkan aerosol dari udara yang dihirup:

● alat mukus-siliaris,

● Fagositosis makrofag paru

Saluran pernapasan manusia dan hewan dilapisi dengan epitel multi-baris. Jaringannya terdiri dari sel
silinder yang dilengkapi dengan silia dan yang disebut sel piala menghasilkan lendir yang menutupi seluruh
epitel. Lendir memiliki viskositas yang tinggi karena kandungan musin yang tinggi, serta sifat bakterisidal yang
diberikan oleh lisozim – enzim yang menghidrolisis dinding sel bakteri gram positif.

Kedua jenis sel membentuk satu kesatuan fungsional yang menciptakan aparatus mukus-siliaris Gambar 3.3. Pengaruh
Pertama, partikel-partikel yang terkandung di udara menempel pada lendir, kemudian mereka tersapu ukuran partikel bioaerosol tentang
sepanjang lendir menuju rongga hidung, selanjutnya diekskresikan dengan air liur (misalnya saat batuk) atau penetrasi ke saluran pernapasan
tertelan. Mekanisme ini cukup efektif dengan partikel kasar yang lebih besar bioaerosol.
(menurut Warych, 1999)
Bioaerosol halus sering lolos dari perangkap ini dan menemukan jalannya ke dalam alveoli paru.
Kemudian, mereka mungkin diserap oleh makrofag, yang mampu melakukan fagositosis.

Selain di atas, ada juga mekanisme proteksi lainnya, mis. filtrasi lebih besar partikel aerosol oleh
rambut di hidung, refleks batuk, atau tindakan penghambatan mikroflora alami dari selaput lendir saluran
pernapasan - disebut bakteri gangguan. Namun, efisiensi mekanisme ini tidak selalu cukup dan, terutama pada
tingkat tinggi konsentrasi bioaerosol dan mikroorganisme invasif tinggi, pernapasan saluran mungkin diserang
menyebabkan perubahan patologis.

Selain itu, mikroorganisme yang menyusun bioaerosol, dapat masuk ke dalam organisme melalui
rantai makanan (misalnya permukaan yang terkontaminasi) atau melalui kulit.

94

Pengendapan bioaerosol di berbagai bagian sistem pernapasan didasarkan pada ukuran partikel dan kekuatan yang
mereka hirup. Aturan yang sama mengatur aerosol non-biologis (debu, asap, kabut).
Selama penghirupan yang kuat (misalnya hiperventilasi, batuk) paru-paru dapat dijangkau oleh partikel yang lebih
besar juga. Partikel yang mampu menembus alveoli paru disebut sebagai fraksi yang dapat dihirup saat bernafas.
Kontribusi fraksi yang dapat terhirup ke bioaerosol adalah ukuran dari bahaya karena menggambarkan bagian dari
bioaerosol yang dapat menembus paru-paru. Itulah mengapa metode untuk menentukan ukuran fraksi yang dapat
terhirup sangat penting saat menentukan tingkat polusi udara mikrobiologis.

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kemampuan bioaerosol untuk 95
bertahan hidup di udara:

● Resistensi tertentu terhadap mikroorganisme tertentu (karakteristik
morfologi),

● Kondisi meteorologi (antara lain, kelembaban udara, radiasi matahari),
● Polusi udara,
● Lamanya waktu di udara.

Kinetika peluruhan bioaerosol diilustrasikan dengan rumus berikut:

xt=xt-kt

Xt, konsentrasi mikroorganisme setelah lama di udara.
Xo, konsentrasi awan.

k, konstanta peluruhan.
T, waktu mikroorganisme di udara

96
Polusi Udara

Polutan di udara, terutama hidrokarbon, ozon dan oksida nitrat, yang diaktivasi oleh radiasi matahari
(terutama UV) menciptakan berbagai polutan sekunder yang sangat reaktif, biasa digambarkan sebagai
pengoksidasi fotokimia (antara lain peroxiacetyl nitrate - PAN dan peroksida organik). Mereka beracun bagi
semua makhluk hidup termasuk yang tersuspensi udara mikroorganisme.
Sebaliknya, aerosol non-toksik dan non-biologis (debu, kabut), menyebar dan menyerap radiasi matahari
yang meningkatkan kelangsungan hidup bioaerosols.
Konsentrasi bioaerosol bergantung pada faktor-faktor berikut:

● jumlah mikroorganisme yang dipancarkan, tergantung pada emitornya,
● jarak dari sumber emisi,
● kecepatan angin,
● tingkat kelangsungan hidup mikroorganisme, tergantung pada faktor-faktor yang dibahas di atas,

Jumlah emisi dan kualitas kandungan bioaerosol yang diemisikan tergantung pada sumber emisi. Ada
beberapa faktor berbeda yang mempengaruhi konsentrasi awal dari bioaerosol tersebut. Misalnya, untuk
tangki aerasi di pabrik pengolahan biologis Faktor-faktor tersebut adalah: konsentrasi mikroorganisme dalam
limbah dan metode aerasi. Konsentrasi harus cukup tinggi, jika tidak bioaerosol tidak akan terbentuk. Itu dapat
dijelaskan dengan apa yang disebut ambang emisi, yaitu 103 sel per 1 cm3 untuk limbah.

Bioaerosol yang baru dibuat menyebar dengan cara yang mirip dengan non-biologis (mis. debu
tersuspensi) kecuali mikroorganisme mati seiring waktu. Hembusan angin melemahkan aerosol dan
menyebabkan konsentrasinya turun saat bergerak menjauh dari tempat emisi. Selain itu, penurunan
konsentrasi disebabkan oleh sedimentasi gravitasi (bekerja pada partikel yang lebih besar) dan sebagai hasil
pengendapan

97
3.6 Aerosol Biologis sebagai
sumber bahaya bagi manusia

Jenis bahaya apa yang terkait dengan keberadaan mikroorganisme di udara?
● Penyakit infeksi (virus, bakteri, jamur dan protozoa),
● Penyakit alergi,
● Keracunan (eksotoksin, endotoksin, mikotoksin).

Bioaerosol mungkin membawa mikroorganisme selain yang membangkitkan sistem pernafasan penyakit.
Mikroorganisme usus yang terkandung dalam aerosol mungkin, setelah menetap, masuk ke sistem
pencernaan (misalnya dengan tangan) menyebabkan berbagai penyakit usus.

Penyakit
menular udara

Selaput lendir sistem pernapasan adalah jenis 'pintu gerbang' khusus bagi kebanyakan orang mikroorganisme patogen di udara.
Kerentanan terhadap infeksi meningkat oleh debu dan polusi udara gas, mis. SO2 bereaksi dengan air yang ada di sistem pernapasan,
membuat H2SO4, yang mengiritasi lapisan mukosa. Akibatnya, di daerah berudara berat polusi, terutama selama kabut asap, ada
peningkatan tingkat penyakit pernapasan.

Bioaerosol dapat, antara lain, membawa mikroba yang menembus organ melalui sistem pernapasan. Setelah mengendap, mikroba
dari udara, mungkin menemukan jalannya ke kulit atau, dibawa dengan tangan, masuk ke sistem pencernaan (dari sana, dibawa oleh
darah, ke orang lain sistem, mis. sistem saraf). Jamur yang menyebabkan infeksi kulit, bakteri usus yang menyebabkan penyakit sistem
pencernaan atau sistem saraf yang menyerang enterovirus semuanya contoh di atas.

Penyakit virus

Setelah menembus sistem pernapasan dengan udara yang dihirup, partikel virus berkembang biak di dalam sel
kutikula dari sistem pernapasan atas dan bawah. Setelah reproduksi beberapa virus tetap berada di dalam sistem
pernapasan yang menyebabkan berbagai penyakit (berair hidung, pilek, bronkitis, radang paru-paru), sedangkan
yang lain membiarkan sistem pernapasan menyerang organ lain (misalnya virus cacar air menyerang kulit). Virus
yang paling penting adalah:

● influenza (orthomyxoviruses)
● influenza, campak, bronkitis, gondongan dan pneumonia pada bayi baru lahir (paramyxoviruses)
● Campak Jerman (mirip dengan paramyxoviruses)
● masuk angin (rhinovirus dan koronaviruses)
● cacar sapi dan true pox (virus jenis cacar)
● cacar air (kelompok virus sakit dingin)
● penyakit kaki-dan-mulut (virus tipe picorna)
● meningitis, pleurodynia (enteroviruses)

Penyakit
Bakteri

Mirip dengan virus, beberapa bakteri yang menemukan jalannya ke sistem pernapasan juga mungkin menyebabkan
penyakit pada sistem lain. Terutama infeksi stafilokokus dianggap bermacam-macam bentuk klinis (radang sumsum
tulang, nekrosis kulit, radang usus, radang paru-paru). Seringkali, basis rentan untuk perkembangan berbagai
penyakit bakteri pertama kali disiapkan oleh penyakit virus, misalnya staphylococcus pneumonia biasanya didahului
oleh a flu atau gondongan. Penyakit yang ditularkan melalui bakteri di udara meliputi:

● tuberkulosis (Mycobacterium tuberculosis),
● pneumonia (staphylococcus, pneumococci, Streptococcus pneumoniae, lebih sedikit sering chromatobars

dari Klebsiella pneumoniae),
● angina, demam berdarah, radang tenggorokan (streptokokus),

98 PENYAKIT JAMUR

Banyak jamur di udara yang berpotensi patogen atau yang disebut saprofit hidup di tanah. Mereka biasanya
memiliki kemampuan untuk memecah keratin (keratinolisis) - sulit terurai protein yang ditemukan dalam
formasi kulit, mis. rambut manusia atau hewan, bulu, cakar.

Beberapa jamur keratinolitik, yang disebut dermatofita, menyebabkan mikosis kulit luar (dermatosis), karena
kerusak3a.n7.1 keratin memungkinkan mereka untuk menembus epidermis. Jamur lain, setelah menembus sistem
pernafasan, menyebabkan dalam mikosis (organ), mis. menyerang paru-paru.

Berikut ini adalah contoh jamur di udara penyakit:
● mikosis (Microsporum racemosum),
● mikosis dalam: aspergillosis (Aspergillus fumigatus), cryptococcus (Cryptococcus neoformans).

98 PENYAKIT protozoa

Beberapa protozoa, yang mampu menghasilkan kista yang tahan terhadap dehidrasi dan radiasi
matahari, juga dapat menginfeksi manusia melalui penghirupan. Contoh paling umum adalah:
Pneumocystis carinii yang menyebabkan pneumonia.

Bahaya yang terkait dengan bioaerosol patogen tidak hanya menyangkut penyakit manusia.
Penyaki3t.7p.1 enting lainnya adalah yang menyerang tanaman budidaya atau hewan ternak.

berikut ini adalah contoh di atas:
● hawar - penyakit biji-bijian yang disebabkan oleh Puccinia graminis, dan
● demam aphthous - penyakit yang sangat menular yang menyerang hewan yang berartiodaktilus.

98 penyakit alergi

Alergi adalah reaksi hipersensitif yang berubah dari orang atau hewan terhadap beberapa zat
disebut alergen (gr. allos - other, ergon - action). Sebenarnya, ini adalah reaksi imunologis, di
mana produksi antibodi yang tidak perlu oleh limfosit B (terutama IgE dan IgG imunoglobulin)
terjadi sebagai respons hipersensitif terhadap penetrasi antigen (disebut alergen). Imunoglobulin
yang diproduksi secara berlebihan bergabung dengan alergen, yang menjadi penyebab antara
lain:

● pelepasan berbagai senyawa (misalnya histamin) dari sel mast. Senyawa yang dilepaskan
tersebut menyebabkan reaksi meradang berupa bronkus asma atau demam,

● menyebabkan jaringan rusak di tempat kontak, - alveoli paru alergi peradangan (misalnya
yang disebut paru-paru petani, atau pembiakan jamur paru-paru).

Banyak mikroba ada sebagai alergen. Selain itu, ada faktor alergi lain seperti sebagai serbuk
sari anemophilous (misalnya rumput, jelatang, comose), arakhnida kecil (tungau) serta debu
biologis (misalnya partikel bulu, rambut, atau kotoran). Mikroorganisme berbeda pengaruh alergi
mereka. Alergen terkuat adalah jamur jamur, Thermophilus actinomycetes, serta kromatobar
Gram-negatif. Kekuatan alergen bioaerosol tidak hanya bergantung pada jenis mikroorganisme
tetapi juga pada mereka konsentrasi.

99 penyakit alergi

Jenis reaksi alergi yang disebabkan oleh aerosol biologis bergantung pada jenis alergen
yang menyebabkannya serta, sebagian besar, ukuran partikelnya seperti yang
ditentukannya tingkat penetrasi ke dalam sistem pernapasan:

● partikel yang lebih besar dari 10µm, tertahan di rongga hidung, menyebabkan
demam (mis. Jamur spora Alternaria, serbuk sari rumput) (Gbr. 3.4),

● partikel dengan diameter antara 4-10µm, tertahan di bronkus, menyebabkan asma
(mis. Jamur spora Cladosporium) (Gbr. 3.5),

● Partikel yang lebih besar dari 4µm, yang menembus alveoli, selain menyebabkan
asma radang alergi alveoli paru (spora jamur Aspergillus dan Penicillium).

99
penyakit

alergi

100

KERACUNAN MIKOTOKSIN

Keracunan/intoksikasi disebabkan oleh Mikotoksin diproduksi oleh berbagai jamur.
racun yang diproduksi oleh beberapa Aflatoksin paling umum diproduksi oleh
mikroorganisme. Endotoksin dan Aspergillus flavus. Senyawa ini beberapa
mikotoksin adalah jenis racun paling jenisnya menunjukkan toksik, mutagenik,
signifikan di udara yang tercemar. karsinogenik, dan teratogenik yang kuat
(menyebabkan malformasi pada janin). Paling
sering menyebabkan keracunan makanan.
JIka menghirup debu yang mengandung
aflatoksin dapat menyebabkan tumor hati dan
sistem pernapasan.

100

ENDOTOKSIN

Endotoksin adalah komponen dinding sel bakteri Gram-negatif (Fragmen lipid
membran luar LPS lipopolisakarida) (Gbr. 3.6).
Endotoksin menunjukkan racun dan alergenik pada mamalia. Setelah dihirup ke
paru-paru akan menyebabkan akut radang paru-paru.

Gambar 3.6. Lokalisasi endotoksin di dinding sel bakteri Gram-negatif

101

3.7. Sumber dasar emisi bioaerosol

Ada dua sumber dasar bioaerosol:
- alami,
- terkait dengan aktivitas manusia

Sumber alami terutama adalah tanah dan air, tempat mikroorganisme diangkat melalui pergerakan udara, dan
dari organisme seperti jamur yang menghasilkan spora dalam jumlah besar yang disebarkan oleh angin.

Oleh karena itu, selalu ada sejumlah mikroorganisme di udara sebagai latar belakang alaminya. Diperkirakan,
udara dianggap bersih jika konsentrasi sel bakteri dan jamur masing-masing tidak melebihi 1000/m3 dan
3000/m3. Pernyataan terakhir ini hanya benar bila konsentrasi mikroorganisme terdiri dari organisme saprofit,
bukan organisme patogen. Jika konsentrasi mikroorganisme di udara melebihi nilai tersebut, atau mengandung
mikroorganisme yang berbahaya bagi manusia, maka udara tersebut dianggap tercemar secara mikrobiologis.

101

Dari segi higienis, sumber hayati bioaerosol yang berhubungan dengan aktivitas manusia lebih penting daripada
sumber alami. Emisi dari sumber-sumber ini berbahaya karena dua alasan berikut:
● mereka dapat menyebarkan mikroorganisme patogen,
● sering kali menyebabkan peningkatan besar mikroorganisme di udara, jauh melebihi latar belakang alaminya.
Sumber emisi aerosol biologis dapat memiliki karakter lokal (mis. tangki aerasi) atau karakter permukaan (mis.
bidang irigasi limbah). Sumber utama emisi bioaerosol adalah:
● pertanian dan pertanian-industri makanan,
● pabrik pengolahan limbah,
● pengelolaan limbah.

101
Gambar 3.7. miselium dan spora Alternaria sp.

102

3.7.1 Agrikultur dan makanan/industri pertanian

Ini merupakan seumeber emisi aerosol terbesar, aerosol terbentuk pada hampir semua kegiatan agrikultur.
Seperti contohnya: panen, pengiriman, penyimpanan, memproses material hewan dan tanaman, dan fasilitas
pembiakan hewan.

Berikut beberapa contoh aerosol yang kurang menyebabkan infeksi:

● Jamur kapang, Aspergillus, Penicillium dan Cladosporium, Altetnia
● Kromatobar gram negatif, kebanyakan dari genus Erwinia
● Termofilik actinomycetes.
● Debu yang berasal dari bahan biologikal (diantaranya: partikel kulit, bulu, tetesan air, debu tanaman)

Berkontak dengan aerosol tersebut sering kali menyebabkan penyakit pada sistem pernafasan, contohnya
radang alergi alveoli paru-paru (Alveolitis allergica).

102

3.7.2. pengolahan air limbah

Ukuran dari aerosol tergantung pada beberapa faktor lain diantaranya adalah
pembentukan kapasitas aliran limbah, instalasi pengolahan limbah, serta metode dan jenis
alat yang digunakan. Kondisi yang menguntungkan bagi pembentukkan bioarosol adalah
pada saat terjadi semburan pembuangan air limbah, aerasi, pencampuran, dan pendispersi.
Kualitas pembentukan dari mikroflora udara terkait erat dengan konten limbah yang diolah.

103

Bioaerosol yang berasal dari pabrik pengolahan limbah biologis biasanya tidak menyebar lebih dari beberapa ratus
meter; Padahal, tingkat pencemaran sudah jauh lebih rendah 50 meter dari sumber emisi. Sehingga, termasuk
berbahaya, terutama bagi pekerja yang berada langsung di dalam fasilitas. Tes darah pekerja yang menjadi subjek
inhalasi aerosol menunjukkan peningkatan tingkat antibodi dari bakteri gram negatif dan virus usus. Kondisi ini
digambarkan sebagai 'sindrom pekerja saluran pembuangan', yang bersumber dari virus dan memanifestasikan dirinya
dengan keputusasaan, kelemahan secara keseluruhan, penyakit selesema dan demam. Selain itu, pekerja limbah dan
mereka yang tinggal di sekitar instalasi pengolahan memiliki morbiditas yang lebih tinggi dengan penyakit usus dan
sistem pernapasan.

3.7.3. Penanganan limbah
Berbagai bentuk pengelolaan limbah merupakan sumber tambahan emisi bioaerosol:
● penyimpanan limbah dan
● pengomposan

103 Penyimpanan limbah

Udara di sekitar tempat penyimpanan limbah mengandung bakteri yang banyak ditemukan di alam dan jamur saprofit yang berasal dari tanah
dan air, beberapa di antaranya merupakan patogen oportunistik. Artinya dalam kondisi yang menguntungkan (melemahnya sistem pertahanan,
menembus tubuh dalam jumlah besar) mereka dapat menimbulkan berbagai penyakit pada manusia. Genera yang mendominasi bakteri, antara
lain adalah Bacillus, Pseudomonas, Enterobacter. Dua genera terakhir adalah bakteri Gram-negatif yang menghasilkan endotoksin dan
keberadaannya sering terlihat di sekitar tempat pembuangan limbah. Di dekat tempat pembuangan, konsentrasi mikroorganisme seringkali
melebihi 105 / m3.
(Gambar 3.8). Di dalam tempat pembuangan dan fasilitas umum serupa (misalnya tempat pengomposan), diyakini bahwa terdapat jumlah
bakteri di udara tidak boleh melebihi 104 / m3, dan bakteri Gram-negatif 103 / m3.

Jamur termofilik (tumbuh subur pada suhu 37 derajat C) dan jamur
keratinolitik (pengurai keratin) adalah mikroorganisme indikator yang
menguntungkan dari dampak pembuangan terhadap lingkungan. Tempat
pembuangan limbah menyediakan kondisi yang sesuai untuk
perkembangan jenis jamur ini karena adanya peningkatan kelembaban,
suhu dan banyaknya partikel yang mengandung keratin - protein yang sulit
terurai ditemukan di antara tempat lain, di rambut, bulu, cakar.

104

Penyimpanan limbah Jamur keratinolitik adalah mikroorganisme tanah
yang khas yang mencakup banyak dermatofita
Spesies jamur jamur termofilik (Alternaria (jamur penyebab mikosis, misalnya Microsporum
alternata, Mucor pusillus, Aspergillus ochraceus) racemosum). Kemampuan mengasimilasi keratin
dan jamur mirip ragi (Candida sp. dan memungkinkan mereka menembus lapisan kulit dan
Geotrichum candidum) sering ditemukan. rambut.
Mereka dapat menyebabkan alergi dan
menghasilkan mikotoksin (terutama jamur) juga Kisaran bioaerosol yang disebarkan oleh fasilitas
sebagai penyebab mikosis dalam (misalnya penyimpanan limbah biasanya lebih besar dari pada
dalam sistem pernapasan) pabrik pengolahan limbah dan seringkali melebihi
1000 meter.

104

Pembuatan kompos Aspergillus fumigatus memiliki konsentrasi spora di
udara sebesar 106/m3 sebagai indikator efek dari
Pembuatan kompos menghasilkan banyak fasilitas pembuatan kompos dan sekelilingnya. Spesies
mikroorganisme, khususnya bakteri yang menyebabkan ini adalah pattogen oportunistik yang menyebabkan
polusi udara dengan konsentrasi 105 CFU/M3. aspergillosis dan alergi pernafasan (seperti Alveolitis
Diantaranya terdapat bakteri gram negatif yang allergica)
merugikan manusia. Karena suhu tinggi (65-70oC)
dalam pembuatan kompos, biasanya sudah di
netralkan, tetapi endotoksinnya masih bisa beracun.

105
Penelitian pencemaran mikrobiologis udara

Mendeteksi keberadaan mikroba di
udara

Metode yang digunakan dapat dibagi lmenjadi:
● mikroskopis dan
● kultur
Terkadang metode ini merupakan kombinasi keduanya.

Metode mikroskopis

Terdiri dari:
● membiarkan udara masuk melalui filter atau menempatkan kaca yang dilapisi dengan substansi lengket(misalnya vaseline),di jalur
udara
● pewarnaan mikroorganisme yang terperangkap dan
● pengujian mikroskopis yaitu penghitungan sel.

Pewarnaan dengan oranye tajam dan pemeriksaan di bawah mikroskop fluoresensi sering dilakukan. Hasil akhir diberikan sebagai jumlah
total mikroba dalam 1 m^3 udara.

Keuntungan dari metode di atas adalah memungkinkan pendeteksian mikroba udara hidup dan mati, serta mikroba yang tidak tumbuh
subur di media kultur. Idealnya jumlah mikroba yang ditentukan biasanya lebih tinggi dari satu urutan besarnya daripada metode kultur.
Selain itu, dimungkinkan untuk mendeteksi dan mengidentifikasi biologis lainnya benda-benda, misalnya: serbuk sari tanaman, tungau
alergenik, debu organik abiotik (sel kulit, bulu, tumbuhan, dll.). Namun metode tersebut memiliki kelemahan yang fatal : ketidakmampuan
untuk menentukan spesies mikroba (bakteri, jamur, virus).

Metode Kultur

Metode ini dilakukan dengan mentransfer mikroba dari udara ke permukaan media kultur yang sesuai. Setelah masa inkubasi pada
suhu optimal, koloni yang terbentuk dihitung dan hasilnya dihitung sebagai cfu / m3 udara (pembentukan koloni unit).

Mikroba yang dipindahkan ke media kultur membutuhkan resusitasi saat kondisi yang tidak menguntungkan. Oleh karena itu
dianjurkan untuk melengkapi media kultur dengan komponen seperti betaine dan katalase.

Pengujian virus berbeda secara signifikan dari metode yang digunakan untuk organisme lain
karena:

● Virus berkembang hanya dalam sel hidup, oleh karena itu mereka membutuhkan kultur jaringan (mis epitel trakea manusia
atau ginjal monyet) atau, dalam kasus bakteriofag, kultur bakteri,

● identifikasi spesies dari virus yang terdeteksi sangat teliti dan, antara lain, terdiri dari melakukan elektroforesis atau
memanfaatkan antiserum yang mengandung antibodi virus umum

106

Setelah mentransfer virus ke permukaan, Metode yang dilakukan
lakukan pemrataan sehingga membentuk plak
pada sekitar. Virus tersebut akan berkembang ● Metode sedimentasi Koch
biak. ● Metode filtrasi
● Metode impact
Metode Sedimentasi
Perhitungan
Metode paling sederhana yang terdiri dari
pengaturan sel dari udara ke pentri terbuka X = a.5.10^4/phi.r^2.t
dengan media tersendiri. X = jumlah mikroba
A = jumlah koloni
r^2 = permukaan petri t = waktu

107

Metode terdiri dari penggunaan aspirator untuk menyedot volume udara
tertentu, kemudian membawanya melalui zat penyerap steril (cair atau
padat) dan memindahkan mikroba yang telah disaring ke dalam media kultur
yang sesuai. Setelah melewati waktu inkubasi yang telah ditentukan
sebelumnya, koloni yang dihasilkan dihitung. Biasanya, filter membran atau
larutan fisiologis (0,85% NaCl) digunakan untuk penyaringan udara.

Penyaringan yang menggunakan cairan (kadang-kadang diklasifikasikan
sebagai metode tumbukan) menggunakan salah satu teknik pengambilan
sampel bioaerosol yang paling sering digunakan dan bernilai tinggi (figure
3.10). Hal tersebut menghasilkan pengisolasian mikroba yang tinggi
(termasuk pecahan yang dapat terhirup), serta kelangsungan hidup mikroba
yang disaring secara signifikan. Metode ini dapat digunakan dalam pengujian
virus selama mikroba yang tersisa dinetralkan (misalnya dengan kloroform)
dan cairan terpadatkan/pekat sebelum dimasukkan ke dalam kultur sel.

107

Proses filtrasi melalui filter membran memungkinkan penggunaan kedua metode kultur (filter yang mengandung mikroba
ditempatkan langsung di atas media kultur atau dimasukkan dan kemudian diinokulasi) serta metode mikroskopis (filter diwarnai
dan diamati di bawah mikroskop). Namun, kelemahan dari metode ini biasanya memiliki hasil yang sangat konsentrasi mikroba
yang rendah karena prosesnya melewatkan udara melalui pori-pori filter dapat menimbulkan resistensi. Oleh karenanya, metode
ini tidak direkomendasikan untuk pengujian mikroba, tetapi secara rutin digunakan untuk mendeteksi endotoksin di udara.

Metode Tumbukan

Metode ini terdiri dari penggunaan aspirator untuk menyedot sejumlah (volume) udara yang telah ditentukan sebelumnya, yang
bertabrakan dengan agar nutrien dengan kecepatan tinggi. Ini menyebabkan mikroba di udara menempel ke permukaan, yang
setelah memasuki masa waktu inkubasi tertentu akan membentuk koloni.

108

01 02 03

Mercury is the smallest planet in our Despite being red, Mars is actually a cold Saturn is the ringed one. It’s a gas giant,
Solar System. It’s only a bit larger than place. The planet is full of iron oxide composed of hydrogen and helium

our Moon

04 05 06

Venus has a beautiful name and is the Neptune is the fourth-largest planet by Jupiter is a gas giant and the biggest
second planet from the Sun diameter in our Solar System planet in our Solar System

108

Metode dampak adalah metode yang paling dihargai dan paling sering digunakan untuk mendeteksi
mikroba di udara. Keuntungan terbesar mereka adalah kemungkinan mendeteksi dan menentukan
fraksi pernapasan bioaerosol, dengan kata lain, menentukan distribusi ukuran partikelnya. Ini sangat
penting karena ukuran partikel menentukan tingkat penetrasi sistem pernapasan (Gbr. 3.3). Selain itu,
metode dapat digunakan untuk menguji virus (mikroba yang terperangkap disapu dari permukaan
media kultur dan, setelah eliminasi mikroba lain dengan kloroform, dimasukkan ke dalam kultur sel).

Kerugian dari metode impak adalah penurunan viabilitas mikroba yang disebabkan oleh guncangan benturan
tiba-tiba dengan agar nutrien dan juga kemungkinan kultur nutrien tumbuh berlebihan dalam kasus polusi
udara yang tinggi. Biasanya metode yang disebutkan di atas tidak murah.

108

Perangkat yang paling dikenal luas yang didasarkan pada teknik tumbukan adalah peralatan Andersen, di mana
udara ditarik masuk melalui enam saringan yang ditempatkan secara vertikal. Cawan petri dengan agar nutrisi
ditempatkan di bawah setiap saringan. Kecepatan operan udara meningkat saat melewati saringan yang
berurutan, akibatnya menyebabkan gaya tumbukan yang lebih besar saat bertabrakan dengan saringan.
Akibatnya, partikel terberat (terbesar) mengendap di saringan pertama, sedangkan yang lebih ringan (lebih
kecil) ditarik masuk oleh arus udara yang lewat. Saat mereka melewati saringan yang berurutan, partikel yang
semakin kecil dan lebih cepat bertabrakan dengan agar nutrien. Akibatnya, partikel aerosol biologis disortir
menurut ukurannya dan koloni kemudian diturunkan dari partikel dengan ukuran tertentu. Dengan cara ini,
dengan menghitung koloni pada lempeng yang berurutan, dimungkinkan untuk menentukan rasio partikel yang
mengendap di atas (lempeng dengan posisi lebih tinggi) dan sistem pernapasan bawah (lempeng bawah).

108

3.8.2. Mendeteksi racun dan alergen di udara

Endotoksin
Mendeteksi endotoksin meliputi tahapan berikut:
● penyaringan udara melalui filter membran (terbuat dari fiber glass atau polivinil
khlorida),
● reaksi dari serangkaian pengenceran sel yang difilter dengan darah Limulus lisat
persiapan dengan penambahan zat kromogenik,
● pengukuran luminescence terbentuk.

Limulus polyphemus adalah artropoda laut yang berhubungan dengan arakhnida, yang hidup di pantai
Amerika Utara. Itu terkenal karena sistem imunologinya yang khas. Sel darahnya (amebosit), setelah
bersentuhan dengan dinding sel bakteri Gram-negatif (mengandung endotoksin) melepaskan enzim
yang menyebabkan koagulasi protein darah tertentu dan pembentukan gumpalan yang melumpuhkan
bakteri.

108

Aktivasi enzim koagulasi-oleh-endotoksin adalah reaksi yang sangat sensitif. Diproduksi dalam skala besar
Limulus Amebocyte Lysate (LAL) dengan penambahan zat kromogenik yang menunjukkan pendaran dalam
kasus pembentukan gumpalan (dengan adanya endotoksin) banyak digunakan dalam pengujian udara.
Pengukuran luminescence memungkinkan penentuan jumlah endotoksin di topi udara yang sedang diuji.

Racun dan alergen lainnya
Deteksi mereka sering kali membutuhkan pengujian yang cermat dan didasarkan pada:
● reaksi imunologi yang menggunakan antibodi yang digunakan untuk melawan Antigen terkenal (misalnya
alergen),
● pengujian kromatografi (mis. Mikotoksin).

109

3.8.3 Evaluasi Mikrobiologis Pencemaran Udara
Evaluasi pencemaran udara mencakup aspek kuantitas dan kualitas, dan bergantung pada jenis udara yang dievaluasi.
Kriteria yang berbeda digunakan untuk udara atmosfer dan udara di berbagai dalam ruangan. Nilai konsentrasi yang
aman bervariasi dari penulis ke penulis lainnya.

Menurut norma yang diasumsikan di Polandia udara di atmosfer bersih saat konsentrasi sel bakteri tidak melebihi 1000
cfu / m3 - jamur 3000 cfu / m3. Tentu saja hanya bila organisme bersifat saprofit bukan patogen. Di dalam gedung
jumlah total bakteri tidak boleh melebihi 2000 cfu / m3 - atau jamur 300 cfu / m3. Ketika konsentrasi mikroba melebihi
di atas normal, atau bila aerosol mengandung mikroba berbahaya, maka udara tersebut dianggap mikrobiologis tercemar.

Nilai normal untuk ruangan lain bergantung pada penggunaan yang telah ditentukan sebelumnya, mis. ruang operasi
mungkin tidak mengandung jamur apapun dan jumlah bakterinya tidak boleh melebihi 100 cfu / m3, sedangkan di
kandang babi 200 000 cfu / m3 bakteri dan 10.000 cfu / m3 dari jamur.

109

Dari sudut pandang higienis adalah pengetahuan tentang ukuran partikel distribusi bioaerosol sangat penting. Semakin besar
proporsi partikel kecil di dalam bioaerosol yang bisa masuk ke alveoli (ukuran sekitar 1µm), semakin besar bahasya kesehatan
dari udara. Meskipun tidak ada mikroorganisme penyebab penyakit menular di aerosol. Menghirup udara tersebut dapat
menyebabkan alergi, keracunan dan penyakit debu.
Pemeriksaan kualitatif harus dibatasi pada indikator mikroorganisme, karena identifikasi mikroba patogen biasanya susah dan
mahal. Spesies indikator tidak perlu bersifat patogen, tetapi kemunculannya
menunjuk secara tidak langsung ke potensi ancaman karena mikroorganisme penyebab penyakit.

Gambar 3.11 Koloni bakteri pada media agar darah. Salah satunya (panah) terlihat zona hemolisis

110

Berikut Mikroorganisme indikator yang digunakan untuk analisis pada mikroba udara:
● Staphylococcus hemolitik,
● Staphylococcus yang memfermentasi dan tidak memfermentasi manitol,
● bakteri actinomycete ,
● Pseudomonas fluorescens.

Staphylococcus adalah salah satu bakteri paling umum di alam. Tidak semua bakteri ini menyebabkan
patogen; banyak dari mereka muncul di kulit manusia dan selaput lendir dan tidak menyebabkan
penyakit. Perbedaan yang dapat dilihat adalah pada Staphylococcus patogen akan menunjukkan
aktivitas metabolik yang tinggi, yang bisa jadi digunakan untuk membedakan mereka dari yang
non-patogen.

Patogen Staphylococcus dapat menyebabkan :
● Hemolisis sel darah merah (eritrosit) pada media agar darah,
● fermentasi asam manitol pada media agar garam manitol (media Chapman)

110

● Hemolisis terdiri dari penghancuran eritrosit oleh racun tertentu yang diproduksi oleh bakteri,
yang menghasilkan pembentukan zona karakteristik pembersihan di sekitar koloni (Gambar
3.11).

● Media Chapman mengandung 10% NaCl, yang memastikan pertumbuhan terutama
Staphylococcus pada media ini (dimana mereka tahan terhadap konsentrasi garam yang tinggi).
Penggunaan manitol dalam medium ini digunakan untuk membedakan Staphylococcus yang
memfermentasi manitol dari yang awalnya tidak difermentasi. Penentuan hemolisis dan
fermentasi manitol meningkatkan kemungkinan bahwa Staphylococcus yang terdeteksi bersifat
patogen. Actinomycetes adalah bakteri tanah yang khas. Mereka sering ditemukan di udara
yang mengarah ke tanah lingkungan sebagai sumber dari pencemaran.

● Pseudomonas fluorescens adalah bakteri air yang umum. Keberadaannya di udara bisa
menunjukkan lingkungan perairan tersebut sudah tercemar .

● Selain penyelidikan mikrobiologis pencemaran udara , satu kegunaan spesies khas untuk
sumber emisi ini (3.7) dapat menentukan pengaruh terhadap polusi udara dimana terjadinya
mikroorganisme indikator akan mempengaruhi zona lingkungannya .

THANKS

CREDITS: This presentation template was created by Slidesgo,
including icons by Flaticon, and infographics & images by
Freepik and illustrations by Stories
Please keep this slide for attribution.