PATOFISIOLOGI DAN PENATALAKSANAAN PADA KERACUNAN GAS

KARBON DIOKSIDA

Norman Aji Triantoro* Wahyu Hendarto **

ABSTRACT Carbon dioxide is a gas poisoning emergencies that cause asphyxia and

acidosis resulting in disruption of cell metabolism. CO2 is considered as a potential toxic inhalation. In severe circumstances death can occur.

Carbon dioxide will cause asphyxia due to the reduced amount of oxygen in the breathing air and in the early stages of this process will be accelerated by the direct effects of CO2 on the respiratory center so that it will lead to more rapid and deep breathing, so that the level of toxicity was more severe perinhalasi. Signs and symptoms of carbon dioxide poisoning should be immediately recognizable.

Keyword: Carbon dioxide gas poisoning, asphyxia.

ABSTRAKKeracunan gas Karbon Dioksida adalah keadaan darurat yang menyebabkan

asfiksia dan asidosis sehingga mengakibatkan gangguan metabolisme sel. CO2 dianggap sebagai racun inhalasi yang potensial. Dalam keadaan berat dapat terjadi kematian.

Karbon dioksida akan menyebabkan asfiksia karena berkurangnya jumlah oksigen di udara pernapasan dan proses ini pada tahap awal akan dipercepat dengan adanya efek langsung CO2 pada pusat pernapasan sehingga akan menyebabkan makin cepat dan dalamnya pernapasan, sehingga tingkat keracunan perinhalasi tadi makin berat. Tanda dan gejala keracunan gas karbon dioksida harus segera dikenali.

Kata kunci : Keracunan gas Karbondioksida, Asfiksia.

PENDAHULUAN

Banyaknya peristiwa yang diakibatkan pencemaran udara khususnya gas

CO2(karbon dioksida) dalam ruangan seperti mati lemas dalam mobil, mengantuk

*Co asisten FK Universitas Islam Sultan Agung Semarang**Dokter Spesialis anestesiologi BLU RSUD Semarang

1

hingga hilang kesadaran saat mengemudi dengan membawa dry ice untuk

mendinginkan ice cream dalam mobil, balita mati lemas dalam mobil ketika ditinggal

orang tuanya berbelanja, dan masih banyak kasus lainnya. CO2 dianggap sebagai

racun inhalasi yang potensial dan penyebab dari asfiksia. Memasuki tubuh dari

atmosfer melalui paru-paru, didistribusikan ke darah, dan dapat menyebabkan

ketidakseimbangan asam-basa, atau asidosis, dengan depresi Susunan Saraf Pusat.1,2

Gejala klinis awal keracunan gas CO2 tidak khas, menyerupai banyak gejala

penyakit lain, seperti sakit kepala, mual dan pening, gejala seperti flu, kadang pula

didiagnosis sebagai sindrom viral. Karena itu lebih banyak kasus tidak dilaporkan

akibat tidak dikenali/tidak terdiagnosis dibandingkan yang berhasil ditangani.

Dengan kejadian seperti di atas maka adalah kewajiban dokter di Indonesia untuk

mampu mengenali dan menangani keracunan gas CO2.3

SIFAT-SIFAT KIMIA DAN FISIKA

Karbon dioksida adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. Ketika

dihirup pada konsentrasi yang lebih tinggi dari konsentrasi karbon dioksida di

atmosfer, ia akan terasa asam di mulut dan mengengat di hidung dan tenggorokan.

Efek ini disebabkan oleh pelarutan gas di membran mukosa dan saliva yang

membentuk larutan asam karbonat yang lemah. Sensasi ini juga dapat dirasakan

ketika seseorang bersendawa setelah meminum air berkarbonat (misalnya Coca

Cola). Konsentrasi yang lebih besar dari 5.000 ppm tidak baik untuk kesehatan,

2

sedangkan konsentrasi lebih dari 50.000 ppm dapat membahayakan kehidupan

hewan. 4

Pada keadaan STP, rapatan karbon dioksida berkisar sekitar 1,98 kg/m³, kira

kira 1,5 kali lebih berat dari udara. Molekul karbon dioksida (O=C=O) mengandung

dua ikatan rangkap yang berbentuk linear. Ia tidak bersifat dipol. Senyawa ini tidak

begitu reaktif dan tidak mudah terbakar, namun bisa membantu pembakaran logam

seperti magnesium.

Gambar 1. Ikatan ion karbon dioksida (dikutip dari daftar pustaka no:5)

Pada suhu −78,51° C, karbon dioksida langsung menyublim menjadi padat

melalui proses deposisi. Bentuk padat karbon dioksida biasa disebut sebagai "es

kering". Fenomena ini pertama kali dipantau oleh seorang kimiawan

Perancis, Charles Thilorier, pada tahun 1825. Es kering biasanya digunakan sebagai

zat pendingin yang relatif murah. Sifat-sifat yang menyebabkannya sangat praktis

adalah karbon dioksida langsung menyublim menjadi gas dan tidak meninggalkan

cairan. Penggunaan lain dari es kering adalah untuk pembersihan sembur.

Cairan kabon dioksida terbentuk hanya pada tekanan di atas 5,1 atm; titik

tripel karbon dioksida kira-kira 518 kPa pada −56,6 °C (Silahkan lihat diagram fase

di bawah). Titik kritis karbon dioksida adalah 7,38 MPa pada 31,1 °C.6

3

Gambar 2. Diagram fase tekanan-temperatur karbon dioksida yang

memperlihatkan titik tripelkarbon dioksida (dikutip dari daftar pustaka no: 6)

Terdapat pula bentuk amorf karbon dioksida yang seperti kaca, namun ia tidak

terbentuk pada tekanan atmosfer. Bentuk kaca ini, disebut sebagai karbonia,

dihasilkan dari pelewat bekuan CO2 yang terlebih dahulu dipanaskan pada tekanan

ekstrem (40-48 GPa atau kira-kira 400.000 atm) dilandasan intan. Penemuan ini

mengkonfirmasikan teori yang menyatakan bahwa karbon dioksida bisa berbentuk

kaca seperti senyawa lainnya yang sekelompok dengan karbon,

misalnya silikon dan germanium. Tidak seperti kaca silikon dan germanium, kaca

karbonia tidak stabil pada tekanan normal dan akan kembali menjadi gas ketika

tekanannya dilepas.7

FISIOLOGI MANUSIA

CO2 diangkut di darah dengan tiga cara yang berbeda:

Kebanyakan (sekitar 70% – 80%) dikonversikan menjadi

ion bikarbonat HCO3− oleh enzim karbonat anhidrase di sel-sel darah

merah,8 dengan reaksi

4

CO2 + H2O → H2CO3 → H+ + HCO3−.

5% – 10% larut di plasma8

5% – 10% diikat oleh hemoglobin sebagai senyawa karbamino8

Hemoglobin, molekul pengangkut oksigen yang utama pada sel darah merah,

mengangkut baik oksigen maupun karbon dioksida. Namun CO2 yang diangkut

hemoglobin tidak terikat pada tempat yang sama dengan oksigen. Ia bergabung

dengan gugus terminal-N pada empat rantai globin. Namun, karena

efek alosterik pada molekul hemoglobin, pengikatan CO2 mengurangi jumlah oksigen

yang dapat diikat. Penurunan pengikatan karbon dioksida oleh karena peningkatan

kadar oksigen dikenal sebagai efek Haldane dan penting dalam traspor karbon

dioksida dari jaringan ke paru-paru. Sebaliknya, peningkatan tekanan

parsial CO2 atau penurunan pH akan menyebabkan pelepasan oksigen dari

hemoglobin, dikenal sebagai efek Bohr.

Karbon dioksida adalah salah satu mediator autoregulasi setempat suplai

darah. Apabila kadar karbon dioksidanya tinggi, kapiler akan mengembang untuk

mengijinkan arus darah yang lebih besar ke jaringan yang dituju. Ion bikarbonat

sangatlah penting dalam meregulasi pH darah. Laju pernapasan seseorang

dipengaruhi oleh kadar CO2 dalam darahnya. Pernapasan yang terlalu lambat akan

menyebabkan asidosis pernapasan, sedangkan pernapasan yang terlalu cepat akan

menimbulkan hiperventilasi yang bisa menyebabkan alkalosis pernapasan.

Walaupun tubuh memerlukan oksigen untuk metabolisme, kadar oksigen yang

rendah tidak akan menstimulasi pernapasan. Sebaliknya pernapasan distimulasi oleh

5

kadar karbon dioksida yang tinggi. Akibatnya, bernapas pada udara bertekanan

rendah atau campuran gas tanpa oksigen (seperti nitrogen murni) dapat menyebabkan

kehilangan kesadaran. Hal ini sangatlah berbahaya bagi pilot tempur. Ini juga adalah

alasan mengapa penumpang pesawat diinstruksikan untuk memakai masker oksigen

ke dirinya sendiri terlebih dahulu sebelum membantu orang lain ketika tekanan kabin

berkurang, jika tidak maka terjadi risiko tidak sadarkan diri.8

Lingkungan tanpa oksigen memadai tidak memungkinkan bagi sel-sel dalam

tubuh untuk mendapatkan oksigen yang mereka butuhkan untuk bertahan hidup.

Untungnya, tubuh mengkompensasi kelebihan ion H+ dengan mengikat proton

dengan hemoglobin. Selain itu, paru-paru mencoba untuk mengkompensasi dengan

mengeluarkan CO2 berlebih,yang merupakan alasan napas cepat terlihat saat terpapar

CO2 akut.Setelah kontak yang terlalu lama, ginjal mulai menyeimbangkan pH darah

dengan mempertahankan bikarbonat dan buang air ion hidrogen untuk

membenarkan asidosis.9

Menurut salah satu kajian dari Departemen Pertanian Amerika Serikat,

pernapasan orang pada umumnya menghasilkan kira-kira 450 liter (sekitar 900 gram)

karbon dioksida perhari. 10

PATOFISIOLOGI

Kandungan karbon dioksida di udara segar bervariasi antara 0,03% (300ppm)

sampai dengan 0,06% (600 ppm) bergantung pada lokasi. Menurut Otoritas

Keselamatan Maritim Australia, "Paparan berkepanjangan terhadap konsentrasi

karbon dioksida yang sedang dapat menyebabkan asidosis dan efek-efek merugikan

6

pada metabolisme kalsium fosforus yang menyebabkan peningkatan endapan kalsium

pada jaringan lunak. Karbon dioksida beracun kepada jantung dan menyebabkan

menurunnya gaya kontraktil. Pada konsentrasi tiga persen berdasarkan volume di

udara, ia bersifat narkotik ringan dan menyebabkan peningkatan tekanan darah dan

denyut nadi, dan menyebabkan penurunan daya dengar. Pada konsentrasi sekitar lima

persen berdasarkan volume, ia menyebabkan stimulasi pusat pernapasan, pusing-

pusing, kebingungan, dan kesulitan pernapasan yang diikuti sakit kepala dan sesak

napas. Pada konsentrasi delapan persen, ia menyebabkan sakit kepala, keringatan,

penglihatan buram, tremor, dan kehilangan kesadaran setelah paparan selama lima

sampai sepuluh menit."11

Oleh karena bahaya kesehatan yang diasosiasikan dengan paparan karbon

dioksida, Administrasi Kesehatan dan Keselamatan Kerja Amerika Serikat

menyatakan bahwa paparan rata-rata untuk orang dewasa yang sehat selama waktu

kerja 8 jam sehari tidak boleh melebihi 5.000 ppm (0,5%). Batas aman maksimum

untuk balita, anak-anak, orang tua, dan individu dengan masalah kesehatan

kardiopulmonari (jatung dan paru-paru) secara signifikan lebih kecil. Untuk paparan

dalam jangka waktu pendek (di bawah 10 menit), batasan dari Institut Nasional untuk

Kesehatan dan Keamanan Kerja Amerika Serikat (NIOSH) adalah 30.000 ppm (3%).

NIOSH juga menyatakan bahwa konsentrasi karbon dioksida yang melebihi 4%

adalah langsung berbahaya bagi keselamatan jiwa dan kesehatan.12

Adaptasi terhadap peningkatan kadar CO2 dapat terjadi pada manusia.

Inhalasi CO2 yang berkelanjutan dapat ditoleransi pada konsentrasi inspirasi tiga

7

persen paling sedikit selama satu bulan dan empat persen konsentrasi insiparsi selama

lebih dari satu minggu. Diajukan juga bahwa konsentrasi insipirasi sebesar 2,0 persen

dapat digunakan untuk ruangan tertutup (seperti kapal selam) oleh karena adaptasi ini

bersifat fisiologis dan reversibel. Penurunan kinerja atau pada aktivitas fisik yang

normal tidak terjadi pada tingkat konsentrasi ini.13,14

Gambaran-gambaran ini berlaku untuk karbon dioksida murni. Dalam ruangan

tertutup yang dipenuhi orang, konsentrasi karbondioksida akan mencapai tingkat

yang lebih tinggi daripada konsentrasi di udara bebas. Konsentrasi yang lebih besar

dari 1.000 ppm akan menyebabkan ketidaknyamanan terhadap 20% penghuni dan

ketidaknyamanan ini akan meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi CO2.

Ketidaknyamanan ini diakibatkan oleh gas-gas yang dikeluarkan sewaktu pernapasan

dan keringatan manusia, bukan oleh CO2. Pada konsentrasi 2.000 ppm, mayoritas

penghuni akan merasakan ketidaknyamanan yang signifikan dan banyak yang akan

mual-mual dan sakit kepala. Konsentrasi CO2 antara 300 ppm sampai dengan 2.500

ppm digunakan sebagai indikator kualitas udara dalam ruangan.

Keracunan karbon dioksida akut dikenal sebagai lembap hitam.

Para penambang biasanya akan membawa sesangkar burung kenari ketika mereka

sedang bekerja untuk memperingati mereka ketika kadar karbon dioksida mencapat

tingkat yang berbahaya. Burung kenari akan terlebih dahulu mati sebelum

kadar CO2 mencapai tingkat yang berbahaya untuk manusia. Karbon dioksida

menyebabkan kematian yang luas di Danau Nyos di Kamerun pada tahun

8

1996. Karbon dioksida yang lebih berat yang dikeluarkan mendorong oksigen keluar,

menyebabkan kematian hampir 2000 orang.15

GEJALA DAN TANDA

Karbon dioksida akan menyebabkan asfiksia karena berkurangnya jumlah

oksigen di udara pernapasan dan proses ini pada tahap awal akan dipercepat dengan

adanya efek langsung CO2 pada pusat pernapasan sehingga akan menyebabkan

makin cepat dan dalamnya pernapasan, sehingga tingkat keracunan perinhalasi tadi

makin berat. Gejala keracunan akibat CO2 adalah:

- Sakit kepala serta kepala terasa berat

- Lemah

- Telinga berbunyi (tinitus)

- Nausea

- Otot-otot menjadi lemah

- Somnolen

- Tekanan darah meningkat disertai dengan sianosis

- Pernapasan cepat dan nadi cepat

- Collaps, koma dan meninggal

Gejala keracunan tergantung pada konsentrasi CO2 di dalam sumber

keracunan. Apabila hampir saluran atmosfer mengandung CO2 maka efek toksis CO2

begitu hebatnya dan ditandai dengan spasme glottis, konvulsi, koma yang terjadi

secara mendadak dan kematian segera. Biasanya kematian karena keracunan CO2 ini

9

sering membawa korban lebih dari seorang karena si penolong tidak menduga korban

pertama keracunan gas dan berbahaya.2

PENATALAKSANAAN

- Secepat mungkin korban dikeluarkan dari sumber keracunan. Hati-hati bagi

penolong karena harus memakai masker gas oksigen supaya tidak terbawa

serta keracunan. Apabila menemukan kasus demikian haruslah curiga bahwa

korban adalah akibat keracunan gas beracun

- Pindahkan dari daerah yang berbahaya tadi dan berikan pernapasan buatan

- Berikan gas oksigen

- Terapi simptomatis

Tambahan: masker gas (bukan masker gas oksigen) berfungsi untuk menahan

partikel, sedang gas CO2 bukan partikel maka apabila tidak dipakai

masker gas oksigen, gas CO2 masih masuk dalam saluran pernapasan

penolong. Apabila keracunan dalam gua/tambang maka penolong dapat

turun dengan menggali sesuai dengan arah angin dengan harapan angin

akan mendorong gas CO2 keluar sehingga tidak membahayakan

penolong.2

KESIMPULAN

Keracunan gas Karbon Dioksida adalah keadaan darurat yang menyebabkan

asfiksia dan asidosis sehingga mengakibatkan gangguan metabolisme sel.

10

Karbon dioksida akan menyebabkan asfiksia karena berkurangnya jumlah

oksigen di udara pernapasan dan proses ini pada tahap awal akan dipercepat dengan

adanya efek langsung CO2 pada pusat pernapasan sehingga akan menyebabkan

makin cepat dan dalamnya pernapasan, sehingga tingkat keracunan perinhalasi tadi

makin berat.

Tanda dan gejala keracunan gas karbon dioksida adalah sakit kepala serta

kepala terasa berat, lemah, telinga berbunyi (tinitus), nausea, otot-otot menjadi lemah,

somnolen, tekanan darah meningkat disertai dengan sianosis, pernapasan cepat dan

nadi cepat. Penanganan yang dilakukan adalah memberikan oksigen dengan

konsentrasi dan aliran tinggi untuk membebaskan CO2 yang diikat oleh hemoglobin.

DAFTAR PUSTAKA

1. Wisnu Baskoro, Iwan Setiawan. Sistem Pengaman Dan Monitoring Kadar

Co2 Berlebih Dalam Model Ruangan Berbasis Mikrokontroler. 2011. Diunduh

di:http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:http://eprints.undi

p.ac.id/25476/1/ML2F003550.pdf Diunduh tanggal 20 Agustus 2013.

2. Jean Stevany. Keracunan gas karbon dioksida (co2). Diunduh di:

http://www.scribd. com/doc/139891758/Keracunan-Gas-Karbon-Dioksida.

Diunduh tanggal 20 Agustus 2013.

3. Anonim. Dampak Keracunan Gas Karbon Monoksida Bagi Kesehatan Pekerja

Diunduh di: http://sikkahoder.blogspot.com/2013/02/efek-keracunan-gas-co-

pada-pekerja . html#.Uhhqj9JHLvA. Diunduh tanggal 20 Agustus 2013.

11

4. Staff. . "Carbon dioxide: IDLH Documentation". National Institute for

Occupational Safety and Health. 2006.

5. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. Carbon Dioxide Poisoning .2012. Diunduh

di: http://chemistry.about.com/od/medicalhealth/a/Carbon-Dioxide-Poisoning.

htm . Diunduh tanggal 20 Agustus 2013.

6. Anonim.."Phase change data for Carbon dioxide". National Institute of

Standards and Technology. 2008. Diunduh tanggal 20 Agustus 2013

7. Santoro, M.; et al (2006). "Amorphous silica-like carbon dioxide".

Nature 441 (7095): 857–860.doi:10.1038/nature04879 . ISSN 0028-0836

8. Anonim. "CARBON DIOXIDE". solarnavigator.net. Diunduh tanggal 20

Agustus 2013.

9. Gunawan Samosir. Karbon dioksida 2012.Diunduh di: http://www.scribd.

com/doc/157438648/Karbon-dioksida-doc. Diunduh tanggal 20 Agustus 2013.

10. Hannan, Jerry. "Your Role in the "Greenhouse Effect"". Diunduh tanggal 20

Agustus 2013.

11. Davidson, Clive.. "Marine Notice: Carbon Dioxide: Health Hazard".

Australian Maritime Safety Authority.2003.

12. Anonim. Occupational Safety and Health Administration. Chemical Sampling

Information: Carbon Dioxide. 2008. Diunduh di: http://www. osha.gov

/dts/chemicalsampling/data/CH_225400.html .Diunduh tanggal 20 Agustus

2013.

12

13. Lambertsen, C. J.. "Carbon Dioxide Tolerance and Toxicity".  Environmental

Biomedical Stress Data Center, Institute for Environmental Medicine,

University of Pennsylvania Medical Center (Philadelphia, PA). 1971. IFEM

Report No. 2-71. Diunduh tanggal 20 Agustus 2013.

14. Glatte Jr H. A., Motsay G. J., Welch B. E.. "Carbon Dioxide Tolerance

Studies".Brooks AFB, TX School of Aerospace Medicine Technical Report.

1967.SAM-TR-67-77.

15. New York Times, "Trying to Tame the Roar of Deadly Lakes", February 27,

2001.

13