Siklus Pencemaran Udara
advertisement
PERMASALAHAN & KARAKTERISTIK PENCEMARAN UDARA Materi Permasalahan & Karakteristik Pencemar Udara Pengertian Pencemaran Udara Sistem Pencemaran Udara Jenis-Jenis Pencemar Udara Emisi dan Faktor Emisi Satuan Konsentrasi Pencemar Udara Mekanisme Pencemaran Udara Fenomena Pencemaran Udara Dampak Pencemaran Udara Pengertian Pencemaran Udara Pencemaran udara adalah masuknya atau dimasukkannya zat, energi, dan/atau komponen lainnya ke dalam udara ambien oleh kegiatan manusia, sehingga mutu udara ambien turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan udara ambien tidak dapat memenuhi fungsinya. (Undang-Undang No. 23 Tahun1997) Sistem Pencemaran Udara Pencampuran & transformasi kimia Pencemar Sumber Emisi • Antropogenik • Biogenik Reseptor Atmosfer • Dilusi • Reaksi • etc • • • • Dampak • Kesehatan • Korosi • Kerusakan Manusia Tumbuhan Hewan Material Sumber Pencemar Udara Biogenik (alamiah) letusan gunung berapi, dekomposisi biotik Antropogenik (buatan manusia) transportasi dan jenis konversi energi lainnya sumber industri spesifik Sumber Biogenik Sumber pencemar alamiah timbul dengan sendirinya tanpa ada pengaruh dari aktivitas manusia Contoh: meletusnya gunung berapi : pengemisian SO2, H2S, CH4, dan partikulat kebakaran hutan : mengemisikan HC, CO, dan partikulat berupa asap. Sumber Antropogenik - Statis Sumber statis cerobong industri kawasan industri Tingkat dan laju pengemisian serta jenis pencemar dari sumber statis sangat bergantung dari proses produksi yang ada dalam industri contoh: emisi industri semen didominasi oleh partikulat. Sumber Antropogenik bergerak Sumber bergerak : transportasi Jenis pencemar yang diemisikan tergantung dari bahan bakar dan sistem ruang bakar yang digunakan Contoh : emisi mesin jet didominasi oleh gas NOx Sumber Antropogenik (berdasarkan jenis aktivitas) - 1 Transportasi: dominasi pencemar meliputi CO NOx Partikulat HC dan Pb. Pembangkit listrik: emisi bergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan SO2 (batu bara) NOx Partikulat (batu bara) CO, HC (gas alam). Sumber Antropogenik (berdasarkan jenis aktivitas) - 2 Pengelolaan persampahan: timbul sebagai akibat pembakaran dan dekomposisi dalam tanah NOx CO CH4 Senyawa organik kompleks lain (misalnya dioksin). Aktivitas rumah tangga: timbul sebagai akibat dari pemanfaatan bahan bakar minyak tanah dan gas alam CO, NOx , HC Partikulat Sumber Antropogenik (berdasarkan jenis aktivitas) - 3 Industri: sangat bergantung dari jenis industrinya Emisi pencemar spesifik Klor Alumunium Ammonia Emisi pencemar akibat proses konversi energi CO NOx Partikulat HC CO2 Jenis Pencemar Udara Berdasarkan fasa Berdasarkan kondisi fisiknya, pencemar udara dapat diklasifikasikan menjadi dua fasa: partikulat debu aerosol timah hitam gas CO NOx SOx H2S Hidrokarbon Partikulat Terbagi dua: solid liquid Ukuran : 0.002 μm - 500 μm Komposisi : organik anorganik Gas Merupakan major air pollutant Oksida Sulfur Oksida Nitrogen Oksida Carbon Inorganik Hidrokarbon (HC) Jenis Pencemar Udara Berdasarkan Reaksi Primary: langsung dari sumber contoh: NO, CO, dan SO2 Secondary : terbentuk oleh interaksi kimiawi antara pencemar primer dan senyawa-senyawa penyusun atmosfer alamiah contoh : NO2 dan O3 Emisi Emisi adalah zat, energi dan atau komponen lain yang dihasilkan dari suatu kegiatan yang masuk dan atau dimasukkannya ke dalam udara ambien yang mempunyai dan atau tidak mempunyai potensi sebagai unsur pencemar. Satuan (umumnya) : kg/tahun, m3/hari atau satuan massa atau volume/satuan waktu Faktor Emisi - 1 Laju masuknya pencemar ke dalam atmosfer sebagai produk suatu aktivitas, dibagi dengan tingkat aktivitas tersebut (US EPA 1973). Manfaat: untuk mempermudah assesment terhadap suatu sumber emisi Satuannya lb/ton lb/ton produk lb SO2/ton lb/106 cft lb = pound cft = cubic feet Faktor Emisi - 2 Contoh : Suatu pembangkit tenaga listrik dengan kapasitas 50 000 000 galon minyak pertahun. Faktor Emisi Karbonmonoksida adalah 0,04 lb/1000 gallon. Maka jumlah emisi karbon monoksida per tahunnya adalah sebagai berikut: = 50 000 000 gallon/tahun x 0,04 lb/1000 gallon = 2 000 lb CO per tahun. Faktor Emisi - 3 Tingkat kesalahan bisa mencapai 50%. Bergantung hasil riset, kesalahan bisa diturunkan hingga 10% dari kenyataan di lapangan. Faktor emisi harus diteliti kembali untuk periode waktu tertentu dengan berbagai variabel perubahnya. Satuan Konsentrasi Pencemar Udara - 1 µg/m3 = mikrogram per meter kubik mg/m3 = miligram per meter kubik ppm: parts per million = bagian per sejuta pphm: parts per hundred million = bagian per seratus juta ppb: parts per billion = bagian per semilyar µg/m3 = (ppm x gram mol x 1000) / (Liter/mol) Liter per mol bergantung pada tekanan (P) dan temperatur (T) udara Pada 0o dan 760 mm Hg volume gas adalah 22,4 Liter/mol Satuan Konsentrasi Pencemar Udara - 2 (P1.V1)/T1 = (P2.V2)/T2 P = Tekanan V = Volume T = Temperatur Kondisi Normal (N) o Temperatur : 25 Celcius Tekanan : 760 mm Hg Sistem Pengelolaan Pencemaran Udara Meteorologi Pencemaran Udara Faktor-faktor meteorologi mempengaruhi pengenceran dan difusi pencemar udara yang diemisikan (skala lokal, regional, maupun global): temperatur: perubahan temperatur muka bumi dan perubahan intensitas penyinaran matahari; kecepatan angin: khususnya daerah perkotaan akan terjadi penurunan kecepatan angin sebagai akibat adanya gesekan dengan bangunan-bangunan di perkotaan; stabilitas atmosfer: tidak stabil, netral, stabil lemah, dan stabil kuat. Siklus Pencemaran Udara Siklus Diurnal : siklus 24 jam-an Menunjukkan kuatnya sumber emisi, transport pencemar, dan difusi pencemar. Secara umum : laju emisi siang hari > malam hari. Jenis siklus lainnya siklus musiman tahunan Siklus Nitrogen Siklus Sulfur Siklus Karbon Model Dispersi Pencemar Udara - 1 Berguna untuk prediksi tingkat pencemaran udara dari suatu atau beberapa sumber pencemar. Model sederhana hingga model kompleks dengan mempertimbangkan aspek-aspek meteorologis sinoptik. Contoh-contoh model yang ada di pasaran: ISCLT, ISCST (Keduanya dari US EPA) Model Dispersi Pencemar Udara - 2 Pada dasarnya menggunakan dua macam prinsip : Eddy Diffusion Model berkembang menjadi “box model” menggunakan konsep tinggi pencampuran cocok untuk prediksi dari sumber area. Model Dispersi Gauss : prediksi pencemar dari satu atau beberapa sumber titik maupun sumber garis dalam 3 dimensi. Reaksi Atmosferik Gas-Gas Precursor (HCs, NOx, etc) Sinar Matahari Produk dari Reaksi Atmosferik (oxigenated HCs, PAN, dll) Long Distance Transport Perpindahan Jarak Jauh Bagian dari dinamika atmosfer; diperngaruhi oleh aspek meteorologi mikro, makro, maupun meso Berkaitan erat dengan fenomena lainnya Skala transport pencemar : skala mikro/skala lokal : LA smog skala meso/skala regional : peristiwa kebakaran hutan di Kalimantan skala makro/skala kontinental : pemanasan global, penipisan lapisan ozon Global Warming Pemanasan Global Terjadi sebagai akibat peningkatan emisi gas rumah kaca yang memiliki kemampuan memerangkap sinar gelombang panjang, baik dari matahari maupun sebagai akibat proses pendinginan bumi. Gas-gas rumah kaca: CO2, CH4, N2O, CFC, dll Efek global warming: climate change, peningkatan muka air laut, dll. Skala fenomena: global. Hujan Asam Timbul sebagai akibat tingginya pengemisian pencemar udara, khususnya SO2 dan NOx. Proses oksidasi di atmosfer mengakibatkan gasgas tersebut berubah menjadi H2SO4 dan HNO3 meningkatkan keasaman air hujan (deposisi basah) Dapat pula terjadi dalam bentuk deposisi kering (terperangkap dalam bentuk partikel) Skala fenomena : regional hingga global. Penipisan Lapisan Ozon Timbul sebagai akibat penggunaan dan pengemisian gas-gas yang memiliki stabilitas tinggi, misalnya CFC. CFC baru akan bereaksi dan reaktif di lapisan stratosfer, dimana terdapat lapisan ozon yang berguna untuk melindungi bumi dari sinar gelombang pendek. Akan menimbulkan dampak biologis yang hebat, misalnya mutasi sel. Skala dampak: global dan berkaitan erat dengan efek rumah kaca. Ozon Molekul yang terdiri atas tiga atom Oksigen. Mampu menyerap sinar ultraviolet yang memiliki panjang gelombang 290 - 300 nanometer. Penyerapan ini mampu melindungi bumi dari bahaya sinar ultraviolet yang dapat menyebabkan kanker kulit. Ozon bersifat amat reaktif. Smog Fotokimia Timbul sebagai akibat terjadi reaksi fotokimia antara pencemar-pencemar udara, khususnya pencemar HC dan NOx dengan bantuan sinar matahari. Terbentuk smog (smoke + fog), contoh terkenal : Los Angeles smog. Dampak : iritasi terhadap mata dan kulit. Skala dampak : lokal dan regional Urban Heat Island Terjadi di perkotaan saja sebagai akibat sarana yang ada di perkotaan, misalnya gedung-gedung pencakar langit Akibat terjadinya perubahan aliran massa udara dan angin menyebabkan terjadinya gumpalan panas dan pencemar-pencemar yang terperangkap dalam gumpalan tersebut Sistem terbentuk dengan sendirinya dan hanya dapat terganggu oleh perubahan angin. Skala fenomena dan dampak: lokal. HAP (Hazardous Air Pollutants) Pencemar Udara Berbahaya Asbestos Benzene Beryllium Coke oven emission Inorganik arsenic Mercury Radionuclides Vinyl Chloride Dampak Hidrokarbon (HC) Belum terbukti menimbulkan efek langsung terhadap reseptor. Dampak negatif yang mungkin timbul antara lain: karsinogenik smog fotokimia. Dampak Oksida Nitrogen (NOx) Penyebab iritasi akut. Fibrosis dan bronchitis. Apabila bereaksi dengan H2O akan membentuk HNO3 yang bersifat korosif. Menghambat pertumbuhan tanaman kacang-kacangan dan tomat. Dampak Karbon Monoksida (CO) Gangguan psikologis dan patologis pada manusia Konsentrasi CO > 750 ppm dapat menimbulkan kematian CO + Hb = COHb Afinitas CO > afinitas O2 Dampak Oksidan Fotokimia Terdiri atas: oksidator, ozon (O3), peroxyacetyl nitrate (PAN), peroxibenzoyl nitrate (PBN) dan nitrat. Pembentukan smog photokimia, mengurangi visibilitas. Iritasi hidung dan tenggorokan. Bereaksi dengan selulosa. Merusak struktur sel tumbuhan Æ timbul warna coklat kemerah-merahan pada daun. Dampak Partikulat Gangguan pada sistem pernafasan : PM 10. Mengurangi intensitas UV: kurangnya suplai vitamin D. Dampak lainnya pada tabel berikut: Konsentrasi (μ g/m3) 750 300 200 Waktu Pemaparan Dampak 24 jam rata-rata 24 jam rata-rata 24 jam rata-rata 100 – 130 Rata-rata tahunan 100 Rerata geometrik tahunan 80 - 100 Rata-rata geometrik 2 tahun Meningkatnya jumlah penyakit yang timbul Memburuknya pasien bronkhitis akut Meningkatnya jumlah pekerja pabrik yang absen Meningkatnya kasus pernapasan pada anakanak Meningkatnya angka kematian pada usia lebih dari 50 tahun Meningkatnya angka kematian pada usia 50 – 69 tahun Dampak Oksida Sulfur Menimbulkan dampak yang signifikan bila disertai partikulat Pernafasan: bronchoconstriction Kerusakan sel tumbuhan : daun menjadi lebih pucat dan berwarna gading
