Bioaerosol dan mikroba di udara: ukuran partikel, pengendapan dan penyebaran, ventilasi dan pertukaran udara, filter dan efisiensinya, UV ruang, tekanan ruang, dan pekerjaan yang membangkitkan aerosol

Seorang teknisi rumah sakit menerima dua perintah kerja pada pagi yang sama. Pertama, mengganti filter unit pengolah udara yang melayani dua kamar isolasi; perawat kepala ruangan menulis bahwa pintu kamar "tidak lagi berdesis" sejak seminggu. Kedua, membersihkan kipas buang ruang sortir linen kotor yang berdebu tebal; petugas sortir mengeluh serat beterbangan sampai ke koridor linen bersih. Keduanya tampak sederhana, tetapi keduanya dapat melepaskan partikel pembawa mikroba ke udara yang dihirup teknisi, pasien, dan pekerja lain, dan keduanya menyentuh sistem yang menjaga arah aliran udara. Bab ini menjelaskan bagaimana mikroba bergerak di udara, apa yang dikerjakan ventilasi, filter, UV, dan tekanan ruang, dan di mana batas pekerjaan teknisi.

Batas pembahasan

Bab ini membahas mikroba di udara gedung dan cara mengendalikannya. Ukuran mikroba ada di Bab 2 tentang bakteri, spora, virus, jamur, dan protozoa; dosis UV air di Bab 4 tentang disinfektan dan cara kerjanya; Legionella di Bab 10 · Utilitas tentang menara pendingin; ventilasi dan tekanan ruang laundry di Bab 16 · Bangunan & Fasilitas tentang ventilasi dan tata udara ruang laundry dan dapur; AC split di Bab 14 · Fluida & Termal tentang AC ruang di hotel dan rumah sakit; respirator di Bab 5 · Keselamatan tentang alat pelindung diri; kapang di Bab 9 tentang kapang di bangunan, linen, dan peralatan; dan rantai penularan di Bab 11 tentang rantai penularan infeksi dan kewaspadaan standar.

Ruang isolasi, ruang operasi, dan ruang lingkungan terlindung diatur tim pencegahan infeksi dan peraturan rumah sakit. Teknisi bekerja di sana dengan izin dan APD yang ditetapkan, tidak merancang atau mengubah sistemnya. Persyaratan Indonesia untuk ruang-ruang ini tidak dimuat di bab ini; teknisi memakai ketentuan rumah sakitnya. Angka CDC, NIOSH, dan EPA dipakai untuk memahami besaran, bukan pengganti pedoman rumah sakit.

Bioaerosol dan sumbernya

Bioaerosol (bioaerosol) adalah partikel padat atau cair yang melayang di udara dan berisi atau berasal dari makhluk hidup, seperti bakteri, virus, spora jamur, serpihan kulit, dan debu kotoran hewan. Debu dan partikel halus yang disebut aerosol dapat melayang dan membawa patogen. Sumber yang biasa ditemui teknisi:

Virion umumnya berukuran 20 sampai 900 nm dan bakteri rata-rata sekitar 1 µm; spora kapang sekitar 2 sampai 10 µm, seperti dicatat Bab 2 tentang bakteri, spora, virus, jamur, dan protozoa. Di udara, virus dan bakteri biasanya terbawa di dalam percikan atau debu, sehingga perilakunya ditentukan ukuran partikel pembawanya. Jumlah kecil sudah berarti: tuberkulosis dapat dimulai oleh sekitar 10 sel, sehingga pasien TB dirawat di ruang berventilasi khusus dan orang yang masuk memakai masker. Rambut hidung menahan partikel besar seperti debu dan serbuk sari.

Ukuran partikel, pengendapan, dan percikan

Kecepatan mengendap (settling velocity) adalah kecepatan tetap jatuhnya partikel di udara diam ketika gaya beratnya diimbangi hambatan udara. Untuk partikel bulat kecil berlaku hukum Stokes:

$v_s = \frac{\rho_p\, g\, d^2}{18\,\mu}$

dengan $v_s$ kecepatan mengendap (m/s), $\rho_p$ massa jenis partikel (kg/m³), $g = 9{,}81$ m/s², $d$ diameter (m), dan $\mu$ viskositas udara, sekitar $1{,}81 \times 10^{-5}$ Pa·s. Rumus ini berlaku bila bilangan Reynolds partikel kecil; partikel 100 µm sudah di batasnya. Untuk massa jenis 1.000 kg/m³ dan jatuh 1,5 m di udara diam:

Di ruangan nyata, arus udara dari AC, kipas, dan orang jauh lebih cepat daripada kecepatan mengendap partikel kecil, sehingga partikel di bawah sekitar 10 µm praktis mengikuti aliran udara. Akibatnya, butiran besar dari semprotan jatuh dalam hitungan detik ke permukaan di dekatnya dan menjadi soal kontak, seperti di Bab 11 tentang cara penularan, sedangkan partikel halus bertahan berjam-jam dan dikendalikan dengan ventilasi, filter, dan pelindung napas.

Penularan lewat percikan pada jarak satu meter atau kurang disebut penularan percikan langsung, dan pada jarak lebih dari satu meter disebut penularan lewat udara. Percikan halus dari batuk atau bersin dapat melayang lama, dapat cepat mengering menjadi inti percikan, dan dipengaruhi suhu serta kelembapan udara. Inti percikan (droplet nucleus) adalah sisa percikan yang airnya sudah menguap dan masih dapat membawa patogen.

Batas satu meter adalah penyederhanaan buku teks; tabel Stokes menunjukkan rentang ukuran yang bersambung, bukan dua golongan yang terpisah tegas. Istilah resmi terbaru WHO untuk penularan lewat udara belum dapat dipastikan per 18 Oktober 2026. Bagi teknisi, yang berguna adalah dua pertanyaan: berapa lama partikel bertahan, dan ke mana aliran udara membawanya.

Ventilasi dan pengenceran

Pertukaran udara per jam (air changes per hour, ACH) adalah perbandingan debit udara yang dipasok atau dibuang dari sebuah ruang setiap jam terhadap volume ruang. Bab 16 · Bangunan & Fasilitas tentang ventilasi dan tata udara ruang laundry dan dapur menyebutnya pergantian udara per jam. Rumusnya:

$\text{ACH} = \frac{\dot V}{V}$

dengan $\dot V$ debit udara (m³/jam) dan $V$ volume ruang (m³). Pada ruang yang tercampur sempurna dan tanpa sumber baru, kadar partikel meluruh menurut

$C(t) = C_0\, e^{-\text{ACH} \cdot t} \qquad t_{99\%} = \frac{\ln 100}{\text{ACH}} \qquad t_{99{,}9\%} = \frac{\ln 1000}{\text{ACH}}$

dengan $C_0$ kadar awal dan $t$ waktu (jam). Pada 2, 6, 12, dan 15 ACH, penurunan 99 persen memerlukan sekitar 138, 46, 23, dan 18 menit, dan penurunan 99,9 persen sekitar 207, 69, 35, dan 28 menit. Ruangan nyata tidak tercampur sempurna, sehingga waktu sebenarnya lebih lama. Angka di atas adalah hitungan model; tabel serupa di pedoman resmi belum dapat dipastikan per 18 Oktober 2026.

Ruang isolasi infeksi lewat udara (airborne infection isolation room) adalah kamar pasien yang dirancang untuk menahan partikel infeksius di dalamnya dengan tekanan negatif terhadap koridor, pertukaran udara tinggi, dan udara buang yang dikendalikan. Menurut pedoman lingkungan CDC, ruang ini sekurang-kurangnya 12 ACH untuk bangunan baru atau renovasi dan 6 ACH untuk fasilitas lama. Evaluasi lapangan NIOSH mendapati sebagian besar ruang yang diukur memenuhi syarat, tetapi satu ruang jauh di bawahnya, sehingga ruang isolasi dibuktikan dengan pengukuran.

Laboratorium BSL-3 memakai aliran udara berarah dari area bersih ke area yang mungkin tercemar, tanpa resirkulasi. AC split hanya mensirkulasikan udara ruang dan tidak memenuhi fungsi ruang isolasi, seperti dicatat Bab 14 · Fluida & Termal tentang AC ruang di hotel dan rumah sakit.

Filter dan efisiensinya

Efisiensi filter (filter efficiency) adalah bagian partikel berukuran tertentu yang tertahan filter, dinyatakan dalam persen. Bagian yang lolos disebut penetrasi, $P = 1 - \eta$; untuk dua filter seri berlaku $P_\text{total} = P_1 \cdot P_2$. Serat filter menangkap partikel dengan tiga cara: intersepsi (partikel menyentuh serat), impaksi (partikel besar menabrak serat), dan difusi (partikel sangat kecil bergerak acak lalu menempel).

Filter HEPA (high-efficiency particulate air filter) adalah filter mekanis berlipit yang menurut EPA secara teori menangkap sekurang-kurangnya 99,97 persen partikel berukuran 0,3 µm. EPA menjelaskan bahwa 0,3 µm adalah ukuran yang paling sulit ditangkap; partikel yang lebih besar atau lebih kecil ditangkap lebih efisien. Ukuran partikel paling tembus (most penetrating particle size) adalah ukuran partikel yang paling sulit ditahan sebuah filter. Uraian bahwa HEPA "berukuran pori efektif 0,3 µm" adalah penyederhanaan, karena filter serat tidak bekerja seperti saringan berpori. Unit luka bakar, ruang operasi, atau unit isolasi dapat memerlukan sistem HEPA khusus.

MERV (minimum efficiency reporting value) adalah angka peringkat filter udara menurut uji ASHRAE 52.2 yang menyatakan efisiensi minimum pada tiga pita ukuran partikel. Menurut EPA, pitanya 0,3 sampai 1 µm, 1 sampai 3 µm, dan 3 sampai 10 µm; MERV 13 menangkap rata-rata sekurang-kurangnya 50, 85, dan 90 persen pada ketiga pita itu, sedangkan MERV 11 cukup 20 persen pada pita terkecil. Peringkat HEPA adalah satu efisiensi pada satu ukuran, sedangkan MERV rata-rata per pita, dan sebutan "HEPA" pada produk konsumen tidak punya definisi yang diterima luas. Keduanya dinilai dengan cara berbeda.

Pada salah satu susunan sistem tata udara, udara melewati prafilter, lalu setelah kipas melewati filter absolut; ada pula filter yang dibuat dari serat kaca submikron. Filter unit split biasa hanya saringan kasar pelindung koil, seperti di Bab 14 · Fluida & Termal tentang AC ruang. Efisiensi di kertas tidak berarti bila udara memintas lewat bingkai dan paking yang tidak rapat (Contoh 3). Filter resirkulasi dapat dinyatakan sebagai pertukaran udara bersih setara $\text{ACH}_\text{setara} = \dot V \eta / V$, dengan $\dot V$ debit unit, $\eta$ efisiensi filter pada ukuran partikel yang ditinjau, dan $V$ volume ruang.

UV ruang atas

UV membentuk dimer timin pada DNA yang berujung pada mutasi mematikan, dan tidak menembus permukaan, plastik, atau kaca, sehingga mikroba harus terpapar langsung. UV gelombang pendek (UVC) dianggap UV germisida.

Panjang gelombang lampu germisida sekitar 254 sampai 260 nm: lampu germisida di ruang bedah umumnya memancarkan 260 nm, sedangkan pedoman NIOSH memakai 254 nm; lampu raksa tekanan rendah memancar sekitar 254 nm dan serapan DNA memuncak dekat 260 nm. Dosis UV untuk air ada di Bab 4 tentang disinfektan dan cara kerjanya.

UV ruang atas (upper-room ultraviolet germicidal irradiation) adalah pemasangan lampu UV germisida berpelindung di bagian atas ruangan sehingga udara yang naik ke zona atas disinari, sedangkan orang di zona bawah terlindung. Menurut pedoman NIOSH 2009 untuk pengendalian tuberkulosis, sistem yang dirancang baik dapat efektif bila rata-rata laju fluens di zona atas sekitar 30 µW/cm², dan perancang memakai 0,2 µW/cm² sebagai iradiansi maksimum di zona huni, yaitu batas 8 jam 6 mJ/cm² pada 254 nm dibagi masa kerja. Belum diperiksa apakah edisi 2009 itu sudah diganti.

CDC mengingatkan bahwa energi UV yang diarahkan atau dipantulkan ke ruang huni berpotensi merusak mata atau kulit untuk sementara, sedangkan studi dosimeter pribadi melaporkan petugas dan pasien dapat menempati ruang ber-UV ruang atas tanpa iritasi mata atau kulit. Bagi teknisi: lampu, pelindung, dan arah pancaran tidak diubah tanpa perancang; lampu dimatikan dan dikunci sebelum bekerja di zona atas (Contoh 4); plafon atau cat baru yang lebih memantul dilaporkan; dan pengukuran keselamatan dilakukan petugas terlatih.

Tekanan ruang dan aliran lewat celah

Menurut pedoman CDC, ruang isolasi infeksi lewat udara bertekanan lebih negatif daripada minus 2,5 Pa terhadap koridor, setara 0,01 inci kolom air. Ruang operasi dan ruang lingkungan terlindung umumnya bertekanan positif agar udara mengalir keluar dari ruang bersih; angka syaratnya tidak dimuat di bab ini. Di laundry, Bab 14 · Laundry tentang higiene linen mencatat bahwa sisi bersih dibuat bertekanan lebih tinggi daripada sisi kotor oleh sistem ventilasi ruang, bukan oleh mesin cuci.

Beda tekanan dibentuk oleh selisih debit: ruang negatif membuang lebih banyak udara daripada yang dipasok, dan selisihnya masuk lewat celah, menurut persamaan lubang

$\dot V = C_d\, A \sqrt{\frac{2\,\Delta p}{\rho}}$

dengan $\dot V$ debit (m³/s), $C_d$ koefisien buang sekitar 0,6, $A$ luas celah (m²), $\Delta p$ beda tekanan (Pa), dan $\rho$ massa jenis udara sekitar 1,2 kg/m³. Celah pintu 0,02 m² pada 2,5 Pa melewatkan sekitar 88 m³/jam, sedangkan pintu terbuka memerlukan ribuan meter kubik per jam, sehingga beda tekanan runtuh setiap kali pintu dibuka (Contoh 2). Pintu ruang isolasi dijaga tertutup, dan bunyi desis hanyalah petunjuk; beda tekanan dibaca dari pengukur terpasang atau alat ukur terkalibrasi.

Di ruang sortir linen kotor, kipas buang yang kotor dapat menurunkan debit buang di bawah debit pasok, sehingga ruang menjadi positif dan udara kotor terdorong ke koridor bersih (Contoh 5). Perawatan kipas dan filter adalah bagian dari pengendalian infeksi.

Pekerjaan teknisi yang membangkitkan aerosol

Kolom pengendalian mengikuti hierarki: kurangi pembentukan aerosol, pisahkan dari orang, keluarkan dengan ventilasi, lalu lindungi pekerja dengan APD. Pelindung napas dipilih menurut Bab 5 · Keselamatan tentang alat pelindung diri; respirator hanya melindungi bila rapat ke wajah dan lolos uji kerapatan. Penilaian risiko infeksi untuk pekerjaan konstruksi di rumah sakit tidak dibahas di bab ini.

Bekerja di ruang isolasi dan area perawatan

Urutan kerja yang aman di area perawatan, disusun dari Bab 14 · Fluida & Termal tentang AC ruang di hotel dan rumah sakit dan Bab 11 tentang kewaspadaan standar untuk teknisi:

1. Izin dan koordinasi. Perawat ruangan dan tim pencegahan infeksi menetapkan apakah pasien dipindah, kapan sistem boleh dimatikan, dan APD yang dipakai.
2. Persiapan. Filter pengganti, kantong tertutup, dan alat disiapkan di luar ruang.
3. Selama bekerja. Pintu dijaga tertutup, dan kisi udara balik, setelan, alarm, atau peredam tidak diubah.
4. Selesai. Debit dan beda tekanan diukur, dicatat, dan dilaporkan kepada tim sebelum ruang dipakai lagi; APD dilepas dengan urutan di Bab 5 · Keselamatan tentang alat pelindung diri.

Pada kasus pembuka, pintu yang "tidak lagi berdesis" mungkin menunjuk filter buang tersumbat atau kipas melemah; langkah pertamanya melapor dan mengukur, bukan menambah kipas.

Contoh kerja

Angka dalam contoh di bawah adalah angka latihan, kecuali disebut asalnya.

Contoh 1: pertukaran udara kamar isolasi. Kamar 4 m kali 5 m kali 3 m = 60 m³ dengan debit buang terukur 500 m³/jam: $\text{ACH} = 500/60 = 8{,}3$. Angka ini di atas 6 ACH untuk fasilitas lama, tetapi di bawah 12 ACH untuk bangunan baru menurut CDC; 12 ACH memerlukan $12 \times 60 = 720$ m³/jam (0,20 m³/s). Keputusan menaikkan debit ada pada perancang dan tim.

Contoh 2: tekanan dan celah pintu. Batas CDC 0,01 inci kolom air setara $0{,}01 \times 249 = 2{,}5$ Pa. Celah 0,02 m²: $\dot V = 0{,}6 \times 0{,}02 \times \sqrt{2 \times 2{,}5/1{,}2} = 0{,}0245$ m³/s = 88 m³/jam, sekitar 12 persen dari 720 m³/jam. Pintu terbuka 0,9 m kali 2,0 m = 1,8 m² memerlukan $0{,}6 \times 1{,}8 \times 2{,}04 \times 3.600 = 7.900$ m³/jam untuk menahan 2,5 Pa, jauh di atas kemampuan sistem.

Contoh 3: HEPA dan kebocoran bingkai. Udara hulu membawa 100.000 partikel 0,3 µm per m³. HEPA 99,97 persen meloloskan $100.000 \times 0{,}0003 = 30$ partikel. Bila 1 persen udara memintas lewat paking yang tidak rapat, yang lolos menjadi $0{,}01 \times 100.000 + 0{,}99 \times 30 = 1.030$, 34 kali lebih banyak; pintasan 0,1 persen memberi 130.

Contoh 4: paparan UV. Pada 0,2 µW/cm² selama 8 jam: $0{,}2 \times 8 \times 3.600 = 5.760$ µJ/cm² = 5,8 mJ/cm², di bawah 6 mJ/cm². Teknisi di tangga dalam zona atas dengan lampu menyala menerima sekitar 30 µW/cm² (perkiraan kasar dari rata-rata zona; dekat lampu lebih tinggi), sehingga mencapai 6 mJ/cm² dalam $6.000/30 = 200$ detik, sekitar 3 menit.

Contoh 5: ruang sortir linen kotor. Ruang 144 m³, debit buang 2.000 m³/jam (13,9 ACH) dan pasok 1.700 m³/jam. Selisih 300 m³/jam = 0,0833 m³/s masuk lewat celah 0,05 m² dengan kecepatan $0{,}0833/(0{,}6 \times 0{,}05) = 2{,}78$ m/s dan beda tekanan $1{,}2 \times 2{,}78^2/2 = 4{,}6$ Pa negatif. Bila kipas yang kotor turun 30 persen menjadi 1.400 m³/jam, pasok melebihi buang 300 m³/jam dan udara ruang sortir terdorong ke koridor bersih.

Contoh 6: membersihkan AC kaset restoran dengan semprotan. Restoran 450 m³ berventilasi 4 ACH. Butiran 50 µm dari unit setinggi 2,7 m jatuh dalam $2{,}7/0{,}075 = 36$ detik ke meja di bawahnya, butiran 10 µm sekitar 15 menit. Kabut yang tersisa memerlukan $\ln 100/4 = 1{,}15$ jam, sekitar 69 menit, untuk turun 99 persen, sehingga pekerjaan dilakukan saat restoran kosong dengan meja ditutup.

Kondisi berhenti

Hentikan pekerjaan dan serahkan kepada orang yang berwenang bila:

1. Diminta bekerja di ruang isolasi, ruang operasi, ruang lingkungan terlindung, atau di atas plafonnya tanpa izin dan ketentuan APD dari tim pencegahan infeksi.
2. Diminta "membuat tekanan negatif", memasang kipas tambahan, atau mengubah setelan, alarm, dan peredam ruang khusus tanpa rancangan dan persetujuan tim.
3. Pengukur beda tekanan ruang isolasi tidak menunjukkan tekanan negatif atau alarm berbunyi; laporkan segera kepada perawat dan tim.
4. Lampu UV ruang atas belum dimatikan dan dikunci sebelum bekerja di zona atas, atau penghuni mengeluh mata perih atau kulit kemerahan.
5. Menara pendingin, pelembap, atau pengabut akan disemprot bertekanan tanpa pelindung napas untuk aerosol dan tanpa membatasi area, seperti di Bab 10 · Utilitas tentang menara pendingin.
6. Ditemukan tumpukan kotoran tikus, burung, atau kelelawar di plafon, atap, atau ruang mesin.
7. Respirator yang ditetapkan tidak tersedia atau tidak lolos uji kerapatan, atau filter kotor tidak dapat dikantongi tertutup di tempat.

Salah tafsir yang sering terjadi

Hubungan dengan bab lain

Ukuran mikroba ada di Bab 2 tentang bakteri, spora, virus, jamur, dan protozoa, UV untuk air di Bab 4 tentang disinfektan, Legionella di Bab 10 · Utilitas tentang menara pendingin, ventilasi dan udara pengganti laundry di Bab 16 · Bangunan & Fasilitas tentang ventilasi ruang laundry dan dapur, AC ruang di Bab 14 · Fluida & Termal tentang AC ruang di hotel dan rumah sakit, dan alur kotor-bersih linen di Bab 14 · Laundry tentang higiene linen. APD dibahas di Bab 5 · Keselamatan tentang alat pelindung diri dan Bab 21 · Laundry tentang K3 laundry. Kapang sebagai sumber spora dibahas di Bab 9 tentang kapang di bangunan, rantai penularan di Bab 11 tentang rantai penularan infeksi, dan hama di Bab 12 tentang hama di dapur, laundry, dan gedung.

Latihan dan pembahasan

Referensi