Dust Bowl pada 1930-an adalah salah satu bencana lingkungan terburuk pada abad ke-20. Badai debu yang hebat menghantam Great Plains selatan Amerika Serikat, menimbulkan kerusakan ekologis yang parah, memaksa 2, 5 juta orang meninggalkan wilayah itu dan mengklaim nyawa yang tidak bernomor, terutama dari “pneumonia debu”.
Penelitian telah menunjukkan bahwa bencana ini dipicu oleh kombinasi kekeringan parah dan lahan yang terlalu banyak ditanami. Saat ini, perubahan iklim yang didorong oleh tindakan manusia meningkatkan terjadinya kekeringan di berbagai wilayah di dunia.
Sebagai peneliti yang bekerja di persimpangan kesehatan lingkungan, polusi udara, dan perubahan iklim, kami ingin tahu bagaimana meningkatnya kondisi kekeringan dan pertumbuhan populasi di AS Barat Daya dapat memengaruhi tingkat debu di udara dan kesehatan masyarakat.
Dalam sebuah penelitian yang baru-baru ini diterbitkan, kami memperkirakan bahwa jika dunia tetap pada jalur emisi gas rumah kaca saat ini, kenaikan tingkat debu halus dapat meningkatkan kematian dini sebesar 130 persen dan tiga kali dirawat di rumah sakit karena paparan debu halus di wilayah ini.
**********
Jika emisi gas rumah kaca global tidak berkurang tajam, para ilmuwan memproyeksikan bahwa Barat Daya AS - yang telah menjadi wilayah terpanas dan paling kering di negara ini - akan mengalami "kekeringan mega" multi-dekade yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam dekade mendatang.
Sekarang dipahami dengan baik bahwa paparan jangka pendek dan jangka panjang terhadap partikel-partikel di udara, termasuk debu, menimbulkan risiko kesehatan yang besar. Efek berkisar dari peningkatan penerimaan di rumah sakit hingga risiko kematian dini yang lebih tinggi, terutama karena gangguan kardiovaskular dan pernapasan.
Dalam penelitian kami, "debu" mengacu pada partikel udara yang berasal dari tanah yang dihasilkan oleh erosi angin atau aktivitas manusia, seperti operasi pertanian atau perjalanan di jalan yang tidak beraspal. Setiap partikel tanah yang lebih kecil dari 0, 05 milimeter - kira-kira selebar rambut manusia - dapat terangkat ke udara. Kami fokus pada partikel yang lebih kecil dari 0, 0025 milimeter (2, 5 mikron), yang secara kolektif dikenal sebagai "partikel halus" (PM). Partikel kecil ini tinggal di udara lebih lama dan menyebabkan kerusakan terbesar bagi kesehatan manusia, karena mereka dapat menembus jauh ke dalam paru-paru.
Beberapa dekade penelitian epidemiologis telah secara tegas membangun hubungan antara paparan PM yang baik dan efek kesehatan yang merugikan. Meskipun penelitian lebih lanjut diperlukan untuk membedakan antara potensi dan efek dari berbagai bahan yang membentuk PM yang baik, yang juga mencakup emisi dari pembakaran bahan bakar fosil dan sumber industri lainnya, bukti menunjukkan bahwa debu merupakan penyumbang yang signifikan.
Misalnya, silika, yang membentuk sekitar 60 persen debu gurun yang ditiup angin, diketahui menyebabkan peradangan paru-paru kronis, kanker paru-paru, dan penyakit autoimun. Debu juga dapat mengangkut patogen yang ditularkan melalui tanah dan kontaminan beracun ke area yang luas. Di AS Barat Daya, episode debu telah dikaitkan dengan wabah demam lembah dan keracunan arsenik.
Partikel halus jauh lebih kecil daripada rambut manusia. (USEPA) **********
Amerika Serikat bagian barat daya, yang sebagian besar terdiri dari gurun dan lahan kering, memiliki tingkat debu udara terbanyak di negara ini. Pertanyaan pertama yang kami selidiki adalah bagaimana kondisi kekeringan yang terjadi dalam sistem hidrologi yang berbeda, seperti tanah permukaan, daerah pembuangan sungai dan penyimpanan air tanah, telah mempengaruhi tingkat debu halus di udara dalam beberapa tahun terakhir.
Dengan menganalisis data yang dikumpulkan antara 2000-2015 di 35 lokasi pemantauan di Arizona, Colorado, New Mexico, dan Utah, kami menemukan bahwa perubahan dari tahun ke tahun pada tingkat debu halus yang diamati di setiap lokasi pemantauan cenderung terjadi secara sinkron. Pola ini menunjukkan bahwa ada satu atau lebih penyebab umum perubahan skala besar pada tingkat debu halus.
Memang, kami menemukan bahwa perubahan ini secara signifikan berkorelasi dengan kondisi kelembaban tanah di Amerika Utara bagian barat daya. Tahun-tahun dengan tingkat debu halus yang lebih tinggi dari normal juga ditandai dengan kelembaban tanah yang lebih kering dari normal di daerah yang mencakup gurun Chihuahuan, Mojave dan Sonoran, Great Plains selatan dan Dataran Tinggi Colorado.
Penelitian telah menunjukkan bahwa emisi debu di wilayah ini terutama berasal dari daerah gurun, hamparan danau kering, area yang sebelumnya terbakar dan lahan yang terganggu oleh kegiatan pertanian dan pengembangan bahan bakar fosil. Temuan kami konsisten dengan studi lapangan sebelumnya yang menunjukkan bahwa kelembaban tanah dapat mengendalikan emisi debu dengan memodulasi tutupan vegetasi dan stabilitas tanah.
Pada awal Juni 2018, kekeringan memengaruhi 27 persen dari 48 negara bagian yang lebih rendah. (NIDIS) **********
Dalam langkah kami berikutnya, kami menghitung potensi perubahan di masa depan pada tingkat debu halus dan dampak kesehatan masyarakat terkait di bawah dua skenario perubahan iklim yang berbeda yang digunakan dalam Laporan Penilaian Kelima Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim. Skenario yang disebut "kasus terburuk" dalam laporan ini ditandai dengan meningkatnya emisi gas rumah kaca dari waktu ke waktu. Dalam skenario "kasus terbaik", pengurangan dramatis dalam emisi diperlukan untuk menahan pemanasan global di bawah dua derajat Celcius.
Pertama, kami menggunakan proyeksi suhu dan curah hujan untuk tahun 2076-2095 dari ansambel 22 model iklim dalam hubungannya dengan hubungan kelembaban debu-tanah yang diperoleh untuk menghitung perubahan masa depan dalam debu karena perubahan kondisi kekeringan di bawah dua skenario iklim. Karena ada variasi di antara proyeksi model iklim, menggunakan kelompok besar itu memungkinkan kita untuk mengukur kekokohan hasil.
Kami kemudian memperkirakan dampak kesehatan masyarakat yang dihasilkan dengan menerapkan hubungan yang diambil dari studi yang telah mengkuantifikasi peningkatan risiko kematian dini dan rawat inap di populasi AS yang representatif karena paparan PM yang baik-baik saja. Dalam perhitungan ini, kami juga memperhitungkan proyeksi pertumbuhan populasi di Barat Daya dan mengubah kerentanan terhadap penyakit.
Pada 31 Maret 2017, gumpalan debu tebal membentang ratusan kilometer dari Meksiko utara ke Texas dan New Mexico. Sumber itu tampaknya sebagian besar adalah tanah pertanian di dekat kota Meksiko Janos. (Observatorium Bumi NASA) Di bawah skenario terburuk - jalan yang kita lalui saat ini - tingkat debu halus di Barat Daya dapat meningkat 30 persen pada akhir abad ini dibandingkan dengan nilai saat ini. Ini akan menghasilkan peningkatan 130 persen kematian dini dan 300 persen peningkatan rawat inap di rumah sakit yang disebabkan oleh paparan debu halus.
Bahkan di bawah skenario mitigasi iklim terbaik, kami memproyeksikan bahwa tingkat debu halus di kawasan ini dapat meningkat 10 persen. Kenaikan ini akan meningkatkan kematian dini dan perawatan di rumah sakit karena paparan debu halus masing-masing 20 persen dan 60 persen, dibandingkan dengan nilai saat ini.
Perlu dicatat di sini bahwa kita hanya melihat efek terisolasi dari kondisi kekeringan di masa depan. Perubahan faktor lain, seperti kecepatan angin dan penggunaan lahan manusia, dapat meningkatkan atau mengurangi hasil kami.
**********
Peneliti lain telah menemukan hasil yang mirip dengan penelitian kami di bagian lain dunia. Sebagai contoh, para peneliti telah menunjukkan bahwa terjadinya badai debu di Cina dan Arab Saudi dimodulasi oleh curah hujan atau kelembaban tanah di wilayah sekitarnya, yang meliputi gurun terpencil dan lahan kering.
Saat ini, lahan kering membentuk 41 persen dari total luas daratan dunia dan merupakan rumah bagi sekitar 2, 1 miliar orang. Pada lintasan emisi gas rumah kaca dunia saat ini, kekeringan akan meningkat dan lahan kering akan meluas di beberapa bagian Amerika Selatan, Afrika, Australia, dan Mediterania. Temuan kami menyoroti potensi perubahan iklim untuk memperburuk masalah kualitas udara di banyak daerah kering berpenduduk di seluruh dunia - salah satu dari banyak ancaman yang ditimbulkan oleh perubahan iklim terhadap kesehatan dan kesejahteraan manusia.
Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation.
Ploy Pattanun Achakulwisut, Ilmuwan Postdoctoral, Universitas George Washington
Loretta Mickley, Peneliti Senior dalam Interaksi Kimia-Iklim, Universitas Harvard
Susan Anenberg, Associate Professor Lingkungan dan Kesehatan Kerja dan Kesehatan Global, Universitas George Washington
