Kimia

Efek Kesehatan Benzena: Batas Paparan dan Jalur Paparan

Efek Kesehatan Benzena: Batas Paparan dan Jalur Paparan
Written by Fandy

Efek Kesehatan Benzena – Benzena adalah suatu senyawa organik dengan rumus kimia C6H6. Molekul benzena tersusun atas enam atom karbon yang berikatan dalam suatu cincin, dengan satu atom hidrogen yang terikat pada masing-masing atom karbon. Oleh karena benzena hanya mengandung atom karbon dan hidrogen, benzena dikelompokkan sebagai hidrokarbon.

Benzena adalah kandungan alami minyak mentah dan salah satu petrokimia esensial. Oleh karena cincinnya memiliki ikatan pi kontinu antar atom karbon, benzena diklasifikasikan sebagai hidrokarbon aromatik, [n]-anulena ([6]-anulena). Benzena kadang-kadang disingkat sebagai PhH. Benzena adalah cairan tak berwarna, sangat mudah terbakar dan berbau harum. Keberadaannya memberi aroma khas di SPBU.

Penggunaan utamanya adalah sebagai prekursor pabrikasi bahan kimia dengan struktur yang lebih kompleks, seperti etilbenzena dan kumena, yang setiap tahunnya diproduksi milyaran kilogram. Oleh karena benzena memiliki bilangan oktan yang tinggi, bensin (bbm) mengandung turunan aromatiknya seperti xilena dan toluena hingga mencapai 25%. Benzena sendiri telah dibatasi hingga kurang dari 1% dalam bensin karena diketahui sebagai karsinogen pada manusia. Aplikasi non-industrialnya telah dibatasi dengan alasan yang sama.

Benzena ditemukan dalam minyak bumi dan batubara dalam jumlah renik. Ini adalah produk sampingan dari pembakaran tak sempurna sebagian besar material. Untuk penggunaan komersial, sampai Perang Dunia II, sebagian besar benzena diperoleh sebagai produk sampingan dari produksi kokas untuk industri baja.

Namun, pada 1950-an, saat terjadi peningkatan permintaan benzena, terutama dari industri polimer yang bertumbuh, mengharuskan produksi benzena dari minyak bumi. Saat ini, sebagian besar benzena berasal dari industri petrokimia, dengan hanya sebagian kecil yang dihasilkan dari batubara.

Penggunaan Benzena

Penggunaan utama benzena adalah sebagai intermediat untuk membuat bahan kimia lain, utamanya etilbenzena, kumena, sikloheksana, nitrobenzena, dan alkilbenzena. Lebih dari setengah dari produksi benzena diolah menjadi etilbenzena, prekursor untuk stirena, yang digunakan untuk membuat polimer dan plastik seperti polistirena dan EPS.

Beberapa 20% produksi benzena digunakan untuk membuat kumena, yang diperlukan pada produksi fenol dan aseton untuk resin dan lem. Sikloheksana memakan sekitar 10% dari produksi benzena dunia; terutama digunakan dalam pabrikasi serat nilon, yang diproses menjadi tekstil dan plastik teknik.

Sejumlah kecil benzena digunakan untuk membuat beberapa jenis karet, pelumas, pewarna, detergen, obat, bahan peledak, dan pestisida. Pada 2013, negara konsumen benzena terbesar adalah Tiongkok, diikuti oleh Amerika Serikat. Produksi benzena saat ini berkembang di Timur Tengah dan Afrika, sementara kapasitas produksi di Eropa Barat dan Amerika Utara adalah stagnan.

Toluena saat ini sering digunakan sebagai pengganti benzena, misalnya sebagai aditif bahan bakar. Sifat melarutkan keduanya mirip, tetapi toluena kurang beracun dan memiliki rentang fase cair yang lebih lebar. Toluena juga diproses menjadi benzena.

Efek Kesehatan Benzena

Sebotol benzena. Peringatannya menunjukkan benzena adalah cairan toksik dan mudah terbakar.

Benzena diklasifikasikan sebagai karsinogen, yang meningkatkan risiko kanker dan penyakit lainnya, dan juga merupakan penyebab utama kegagalan sumsum tulang. Sejumlah besar data epidemiologis, klinis, dan laboratorium, menghubungkan benzena dengan anemia aplastik, leukemia akut, kelainan sumsum tulang, dan penyakit kardiovaskular. Keganasan hematologis spesifik yang dikaitkan dengan benzena meliputi leukemia myeloid akut (AML), anemia aplastik, sindrom mielodisplastik (MDS), leukemia limfoblastik akut (ALL), dan leukemia myeloid kronis (CML).

American Petroleum Institute (API) menyatakan pada 1948 bahwa “secara umum dianggap bahwa satu-satunya konsentrasi benzena yang benar-benar aman adalah nol”. Tidak ada tingkat paparan yang aman; bahkan jumlah kecil dapat menyebabkan kerusakan. Kementerian Kesehatan dan Layanan Masyarakat AS (DHHS) mengklasifikasikan benzena sebagai karsinogen manusia.

Paparan jangka panjang terhadap kadar benzena yang berlebihan di udara menyebabkan leukemia, kanker yang berpotensi fatal pada organ pembentuk darah. Secara khusus, leukemia mieloid akut atau leukemia nonlimfositik akut (AML & ANLL) tidak diragukan lagi merupakan akibat paparan benzena. IARC memberi peringkat benzena sebagai “diketahui bersifat karsinogenik bagi manusia” (Grup 1).

Oleh karena benzena ada di mana-mana dalam bahan bakar bensin dan hidrokarbon yang digunakan di mana-mana, paparan manusia terhadap benzena adalah masalah kesehatan global. Benzena menyerang hati, ginjal, paru-paru, jantung dan otak dan dapat menyebabkan kerusakan untaian DNA, kerusakan kromosom, dan lain-lain. Benzena menyebabkan kanker hewan, termasuk manusia. Benzena telah terbukti menyebabkan kanker pada kedua jenis kelamin beberapa spesies hewan laboratorium yang terpapar melalui berbagai jalur.

Paparan Benzena

Menurut Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) (2007), benzena merupakan bahan kimia yang diproduksi secara antropogenik dan terbentuk secara alami dari proses yang meliputi letusan gunung berapi, kebakaran liar, sintesis bahan kimia seperti fenol, produksi serat sintetis, dan pembuatan karet, pelumas, pestisida, obat-obatan, dan pewarna.

Sumber utama paparan benzena adalah asap tembakau, stasiun servis mobil, knalpot kendaraan bermotor, dan emisi industri. Namun, benzena juga dapat tertelan dan terserap melalui kulit karena kontak dengan air yang terkontaminasi. Benzena dimetabolisme oleh hati dan diekskresikan dalam urine.

Pengukuran kadar benzena di udara dan air dilakukan melalui pengumpulan melalui tabung arang aktif, yang kemudian dianalisis dengan kromatografi gas. Pengukuran benzena pada manusia dapat dilakukan melalui tes urine, darah, dan napas. Namun, semua ini memiliki keterbatasan karena benzena dimetabolisme dengan cepat dalam tubuh manusia. Paparan benzena secara progresif dapat menyebabkan anemia aplastik, leukemia, dan multiple myeloma.

OSHA mengatur kadar benzena di tempat kerja. Jumlah maksimum benzena yang diizinkan di udara ruang kerja selama 8 jam kerja, 40 jam seminggu adalah 1 ppm. Oleh karena benzena dapat menyebabkan kanker, NIOSH merekomendasikan bahwa semua pekerja memakai peralatan pernapasan khusus ketika mereka cenderung terpapar benzena pada tingkat yang melebihi batas pemaparan yang direkomendasikan (8 jam) sebesar 0,1 ppm.

Batas Paparan Benzena

Badan Perlindungan Lingkungan Amerika Serikat (US EPA) menentukan tingkat kontaminasi maksimal (MCL) untuk benzena dalam air minum adalah 0,005 mg/L (5 ppb), sebagaimana diundangkan melalui Peraturan Air Minum Utama AS.

Peraturan ini didasarkan pada pencegahan leukemogenesis benzena. Tujuan tingkat kontaminan maksimum (MCLG), tujuan kesehatan yang tidak dapat ditegakkan yang akan memungkinkan margin keselamatan yang memadai untuk pencegahan efek samping, adalah konsentrasi nol benzena dalam air minum. EPA mengharuskan untuk melaporkan tumpahan atau pelepasan benzena secara tidak sengaja ke lingkungan minimal 10 pon (4,5 kg).

Administrasi Keselamatan dan Kesehatan Kerja AS (OSHA) telah menetapkan batas paparan yang diizinkan sebesar 1 bagian benzena per juta bagian udara (1 ppm) di tempat kerja selama 8 jam kerja per hari, 40 jam kerja per minggu. Batas paparan jangka pendek untuk benzena di udara adalah 5 ppm selama 15 menit.

Batasan hukum ini didasarkan pada penelitian yang menunjukkan bukti kuat risiko kesehatan bagi pekerja yang terpapar benzena. Risiko paparan 1 ppm untuk masa kerja telah diperkirakan sebagai 5 kematian leukemia berlebih per 1.000 karyawan yang terpapar (perkiraan ini tidak memiliki ambang batas untuk efek karsinogenik benzena). OSHA juga telah menetapkan tingkat tindakan 0,5 ppm untuk mendorong paparan yang lebih rendah di tempat kerja.

National Institute for Occupational Safety and Health AS (NIOSH) merevisi konsentrasi Immediately Dangerous to Life and Health (IDLH) untuk benzena menjadi 500 ppm. Definisi NIOSH saat ini untuk kondisi IDLH, seperti yang diberikan dalam Logika Pemilihan Respirator NIOSH, adalah salah satu yang menimbulkan ancaman paparan terhadap kontaminan di udara ketika paparan itu mungkin menyebabkan kematian atau efek kesehatan permanen yang segera atau tertunda atau mencegah keluar dari suatu lingkungan [NIOSH 2004].

Tujuan penetapan nilai IDLH adalah (1) untuk memastikan bahwa pekerja dapat melarikan diri dari lingkungan yang terkontaminasi jika terjadi kegagalan peralatan perlindungan pernafasan dan (2) dianggap sebagai level maksimum di atas yang hanya diizinkan untuk alat bantu pernapasan yang sangat andal yang memberikan perlindungan pekerja maksimal. [NIOSH 2004].

Pada September 1995, NIOSH menerbitkan kebijakan baru untuk mengembangkan batas paparan yang direkomendasikan (recommended exposure limit, REL)untuk zat-zat, termasuk karsinogen. Oleh karena benzena dapat menyebabkan kanker, NIOSH merekomendasikan bahwa seluruh pekerja menggunakan alat bantu pernapasan khusus ketika mereka rentan terpapar benzena pada level melebihi REL (10-jam) 0,1 ppm. Batas paparan jangka pendek NIOSH (STEL – 15 menit) adalah 1 ppm.

American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) mengadopsi Nilai Ambang Batas (TLV) untuk benzena pada 0,5 ppm TWA dan 2,5 ppm STEL. Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No. 70 tahun 2016 tentang Standar dan Persyaratan Kesehatan Lingkungan Kerja Industri mensyaratkan Nilai Ambang Batas (NAB) benzena sebesar 0,5 ppm TWA dan 2,5 ppm STEL.

Toksikologi Benzena

1. Biomarker Paparan

Beberapa pengujian dapat menentukan paparan benzena. Benzena dapat diukur melalui pernapasan, darah atau urine, tetapi pengujian semacam ini biasanya terbatas pada 24 jam pertama pasca paparan karena cepatnya penghilangan benzena melalui hembusan napas atau biotransformasi. Sebagian besar orang di negara maju memiliki ukuran level dasar benzena dan hidrokarbon aromatik lainnya dalam darah mereka.

Di dalam tubuh, benzena diubah secara enzimatis menjadi sejumlah produk oksidasi termasuk asam mukonat, asam fenilmerkapturat, fenol, katekol, hidrokuinona, dan 1,2,4-trihidroksibenzena. Sebagian besar dari metabolit ini memiliki nilai sebagai biomarker paparan pada manusia, karena mereka terakumulasi dalam urine secara proporsional terhadap durasi dan kadar paparan.

Selain itu, mereka juga tetap ada hingga beberapa hari setelah paparan berhenti. Batas paparan biologis menurut ACGIH untuk paparan kerja adalah 500 μg/g kreatinin untuk asam mukonat dan 25 μg/g kreatinin untuk asam fenilmerkapturat dalam spesimen urine akhir waktu (end-of-shift).

2. Biotransformasi

Meskipun bukan substrat yang umum dalam metabolisme, benzena dapat dioksidasi oleh bakteri dan eukaryota. Dalam bakteri, enzim dioksigenase dapat menambahkan oksigen ke dalam cincin, dan produknya yang tidak stabil segera tereduksi (oleh NADH) menjadi diol siklik dengan dua ikatan ganda, merusak kearomatikannya. Selanjutnya, diol direduksi oleh NADH menjadi katekol. Katekol lalu dimetabolisme menjadi asetil KoA dan suksinil KoA, yang digunakan oleh organisme terutama dalam siklus Krebs untuk produksi energi.

Jalur metabolisme benzena cukup kompleks dan dimulai di dalam liver. Beberapa enzim terlibat di dalamnya. Ini mencakup sitokrom P450 2E1 (CYP2E1), kuinina oksidoreduktase (NQ01 atau DT-diaforase atau NAD(P)H dehidrogenase (kuinona 1)), GSH, dan myeloperoksidase (MPO). CYP2E1 terlibat pada banyak tahapan: konversi benzena menjadi oksepin (benzena oksida), fenol menjadi hidrokuinona, dan hidrokuinona menjadi benzenatriol dan katekol.

Hidrokuinona, benzenatriol dan katekol diubah menjadi polifenol. Di dalam sumsum tulang, MPO mengubah polifenol ini menjadi benzokuinona. Zat antara dan metabolit ini menginduksi genotoksisitas melalui berbagai mekanisme termasuk menghambat topoisomerase II (yang memelihara struktur sel dan organisasi), menghasilkan radikal bebas oksigen (spesies tak stabil) yang memicu mutasi, meningkatkan tekanan oksidatif, menginduksi pemecahan untai DNA, dan menguban metilasi DNA (yang dapat mempengaruhi ekspresi gen). NQ01 dan GSH mengubah metabolisme dari toksisitas. NQ01 memetabolisme benzokuinona menjadi polifenol (menangkal efek MPO). GSH terlibat dalam pembentukan asam fenilmerkapturat.

Polimorfisme genetik dalam enzim ini dapat menyebabkan hilangnya fungsi atau peningkatan fungsi. Sebagai contoh, mutasi pada CYP2E1 meningkatkan aktivitas dan menghasilkan peningkatan metabolit toksik. Mutasi NQ01 mengakibatkan hilangnya fungsi dan dapat menyebabkan penurunan detoksifikasi. Mutasi myeloperoksidase mengakibatkan hilangnya fungsi dan dapat menyebabkan penurunan pembentukan metabolit toksik. Mutasi atau penghapusan GSH mengakibatkan hilangnya fungsi dan mengakibatkan penurunan detoksifikasi. Gen-gen ini mungkin menjadi target penyaringan genetik untuk kerentanan terhadap toksisitas benzena.

3. Toksikologi Molekuler

Paradigma penilaian toksikologis benzena bergeser ke arah domain toksikologi molekuler karena memungkinkan pemahaman mekanisme biologis mendasar dengan cara yang lebih baik. Glutation tampaknya memainkan peran penting dengan melindungi terhadap kerusakan DNA yang diinduksi benzena dan sedang diidentifikasi sebagai biomarker baru untuk paparan dan efeknya.

Benzena menyebabkan penyimpangan kromosom pada leukosit darah perifer dan sumsum tulang yang menjelaskan tingginya insiden leukemia dan multiple myeloma yang disebabkan oleh paparan kronis. Penyimpangan ini dapat dipantau menggunakan hibridisasi in situ pendarfluor (FISH) dengan kuar DNA untuk menilai efek benzena bersama dengan tes hematologi sebagai penanda hematotoksisitas.

Metabolisme benzena melibatkan enzim yang dikode oleh gen polimorfik. Penelitian telah menunjukkan bahwa genotipe pada lokus ini dapat memengaruhi kerentanan terhadap efek toksik paparan benzena. Individu yang membawa varian NAD(P)H: kuinona oksidoreduktase 1 (NQ01), mikrosomal epoksida hidrolase (EPHX) dan penghapusan glutation S-transferase T1 (GSTT1) menunjukkan frekuensi yang lebih besar pada pemecahan untaian tunggal DNA.

4. Oksidasi Biologis dan Aktivitas Karsinogenik

Salah satu cara memahami efek karsinogenik benzena adalah dengan memeriksa produk-produk oksidasi biologis. Benzena murni, misalnya, teroksidasi dalam tubuh untuk menghasilkan epoksida, benzena oksida, yang tidak diekskresikan dengan mudah dan dapat berinteraksi dengan DNA menghasilkan mutasi berbahaya.

Jalur Paparan Benzena

1. Inhalasi

Udara luar mungkin mengandung kadar benzena yang rendah dari bengkel mobil, asap kayu, asap tembakau, transfer bensin, knalpot kendaraan bermotor, dan emisi industri. Sekitar 50% dari keseluruhan paparan benzena secara nasional (Amerika Serikat) berasal dari merokok tembakau atau dari paparan asap tembakau. Setelah merokok 32 batang per hari, perokok akan mengonsumsi sekitar 1,8 miligram (mg) benzena. Jumlah ini sekitar 10 kali rata-rata asupan benzena harian oleh non-perokok.

Benzena yang terhirup sebagian besar dikeluarkan lagi dalam bentuk aslinya melalui hembusan napas. Penelitan pada manusia menunjukkan bahwa 16,4% sampai 41,6% benzena yang tertahan akan dikeluarkan melalui paru-paru dalam waktu lima hingga tujuh jam, setelah terpapar 47 sampai 110 ppm selama dua hingga tiga jam, dan hanya 0,07% hingga 0,2% benzena yang tersisa dikeluarkan dalam bentuk aslinya melalui urine.

Setelah terpapar 63 hingga 405 mg/m3 benzena selama 1 hingga 5 jam, 51% sampai 87% dikeluarkan melalui urine sebagai fenol dalam waktu 23 hingga 50 jam. Dalam penelitian lainnya, 30% benzena yang diserap melalui kulit, yang metabolisme utamanya berada pada liver, dikeluarkan sebagai fenol dalam urine.

2. Paparan dari Minuman Ringan

Dalam kondisi tertentu dan dengan kehadiran bahan kimia lain, asam benzoat (suatu pengawet) dan asam askorbat (Vitamin C) dapat berinteraksi menghasilkan benzena. Pada Maret 2006, Food Standards Agency di Inggris Raya melakukan survei terhadap 150 merek minuman ringan. Ditemukan bahwa empat mengandung benzena dengan kadar di atas batas yang ditentukan oleh Organisasi Kesehatan Dunia (WHO). Lompok (bahasa Inggris: batch) yang terdampak ditarik dari peredaran. Masalah serupa dilaporkan oleh FDA di Amerika Serikat.

3. Kontaminasi Pasokan Air

Pada tahun 2005, pasokan air ke kota Harbin di Tiongkok dengan populasi hampir sembilan juta orang, dihentikan karena paparan benzena dalam jumlah besar. Benzena bocor ke dalam sungai Songhua, yang memasok air minum ke kota tersebut, setelah kejadian ledakan di pabrik China National Petroleum Corporation (CNPC) di kota Jilin pada 13 November 2005.

4. Injeksi

Nazi menggunakan benzena yang disuntikkan sebagai salah satu cara dari sekian metode pembunuhan.

Rekomendasi Buku & Artikel Terkait



ePerpus adalah layanan perpustakaan digital masa kini yang mengusung konsep B2B. Kami hadir untuk memudahkan dalam mengelola perpustakaan digital Anda. Klien B2B Perpustakaan digital kami meliputi sekolah, universitas, korporat, sampai tempat ibadah."

logo eperpus

  • Custom log
  • Akses ke ribuan buku dari penerbit berkualitas
  • Kemudahan dalam mengakses dan mengontrol perpustakaan Anda
  • Tersedia dalam platform Android dan IOS
  • Tersedia fitur admin dashboard untuk melihat laporan analisis
  • Laporan statistik lengkap
  • Aplikasi aman, praktis, dan efisien