Perancangan Detektor Asap Sederhana Untuk Menjaga Kesehatan

PROSIDING SEMINAR NASIONAL SAINS DAN PENDIDIKAN SAINS VII UKSW PERANCANGAN DETEKTOR ASAP SEDERHANA UNTUK
MENJAGA KESEHATAN SISTEM PERNAPASAN MASYARAKAT
Satriya Ary Hapsara1,2*, Umi Muflihatun Nurul Azizah2, Yodhi Anggara P2, Yospina Reru1,2
1
Program Studi Fisika,Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana
2
Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Sains Matematika, Universitas Kristen Satya
Wacana
*Email : [email protected]
LATAR BELAKANG
Di belahan dunia, terdapat sejumlah gunung –
gunung berapi yang tidak aktif, yang
kemudian aktif, yang kemudian aktif karena
adanya aktivitas pergeseran lempeng bumi.
Hal ini tidak dapat dipungkiri karena
Indonesia merupakan salah satu negara yang
terdiri dari banyak gunung berapi, disamping
Jepang, New Zealand, Italia, Hawai dan
Filipina. Berikut disajikan
prosentase
penyebaran gunung berapi didunia (Geologi
Lingkungan1, 2003) dalam Tabel 1
Tabel 1. Prosentase penyebaran gunung
berapi di dunia
No.
Negara / Daerah
Prosentase
(%)
1
Indonesia
99
2
Solomon
95
3
Guenia Baru
90
4
Italia
41
5
Islandia
39
6
Negara Pasifik
03
7
Dataran Rendah
01
Viktoria
Sekalipun di daerah gunung berapi, bukan
alasan bahwa masyarakat tidak membangun
pemukiman sebagai tempat tinggal tetap
disekitarnya. Pada kenyataannya, banyak
100 PROSIDING SEMINAR NASIONAL SAINS DAN PENDIDIKAN SAINS VII UKSW masyarakat Indonesia yang membangun
pemukiman di kawasan gunung berapi. Hal
tersebut bisa disebabkan karena material
letusan gunung berapi yang terbentuk setelah
terjadinya letusan gunung berapi sangat
berguna dalam pengelolaan bidang pertanian,
khususnya kesuburan tanah pertanian. Hal ini
diperkuat dengan pendapat para pakar tanah
yang menyatakan bahwa material letusan
gunung berapi merupakan bahan yang kaya
akan unsur pupuk (P, K, Ca, dan Mg). Pada
hari kamis (3/2/1993) pukul 03.50 WIB,
gunung Semeru, gunung tertinggi di pulau
Jawa memuntahkan lavanya. Menurut Pos
Vulkanologi (Surya, 4 februari 1994) material
yang dimuntahkan mencapai volume 4 juta
meter kubik. Berdasarkan hasil analisis
Direktorat Vulkanologi (1979) terhadap
material letusan gunung Semeru dapat
dikonversikan terhadap nilai setara (ekivalen)
pupuk yang disajikan dalam Tabel 2 (Geologi
Lingkungan1, 2003)
Tabel 2. Banyaknya pupuk yang terkandung
dalam material letusan Semeru sebanyak 4
juta meter kubik
No Pupuk
1
2
3
4
TSP
KCl
Kiserit
Kapur
Jumlah
Harga Satuan
Harga
9.77771
126.671
197.714
743.228
Harga Total
Rp. 450, 00
Rp. 500, 00
Rp. 1.000, 00
Rp. 200, 00
Rp. 4.399.650, 00
Rp. 63.335.500, 00
Rp. 197.714.000, 00
Rp. 148.657.600, 00
Rp. 415.106.750, 00
Dari data diatas setidaknya memberikan bukti
bahwa material letusan gunung berapi sangat
bermanfaat dalam pengelolaan kesuburan
tanah pertanian.
Namun hasil dari abu vulkanik gunung berapi
tidak hanya memberikan keuntungan seperti
yang disebutkan diatas, berikut jenis
parameter pencemar udara didasarkan pada
baku mutu udara ambien menurut Peraturan
Pemerintah Nomor 41 tahun 1999, meliputi
( http://chem-is-try.org2) :
•
•
•
•
•
•
•
Dari parameter pencemar udara tersebut,
senyawa kimia fase gas yang terkandung
dalam abu vulkanik hasil letusan gunung
berapi adalah Sulfur Dioksida (SO2) dan
Karbon
Monoksida
(CO)
(
3
http:heniputra.com ). dari sumber netral (
Wikipedia.org4 ) disebutkan bahwa, gas yang
dihasilkan berupa Hidrogen Sulfida (H2S) dan
Nitrogen Dioksida (NO2). Makalah ini hanya
membatasi fokus masalah pada kandungan
gas yang terdapat pada abu vulkanik. Karena
senyawa kimia dalam fase gas ini lebih muah
dihirup dans ulit untuk di deteksi kecuali
dengan teknologi khusus. Berikut dijelaskan
dampak senyawa kimia dalam fase gas yang
berdampak buruk terhadap kesehatan
manusia
(
5
http://rachmariska.wordpress.com )
Tujuan dan Manfaat
Gagasan dari ide detektor asap ini sendiri
bertujuan untuk mendeteksi adanya polutan
yang diakibatkan oleh letusan gunung berapi.
Udara yang tercemar polutan hasil dari
letusan gunung berapi akan dengan mudah
dihirup oleh masyarakat sekitar dan memiliki
dampak buruk untuk kesehatan masyarakat
sekitar. Manfaat dari ide ini dapat
dimanfaatkan
sebagai
tanda
bahaya
pencemaran
udara
dan
memberikan
kontribusi keamanan kesehatan sistem
pernapasan kepada masyarakat yang menetap
di kawasan gunung berapi.
TEORI
Dampak senyawa kimia fasa gas yang
dihasilkan ole abu vulkanik terhadap
kesehatan masyarakat :
101 Sulfur Dioksida (SOx)
Karbon Monoksida (CO)
Ozon (O3)
Haidro karbon (HC)
PM 10, Partikel debu (PM 2,5)
TSP (debu)
Pb (Timah Hitam)
PROSIDING SEMINAR NASIONAL SAINS DAN PENDIDIKAN SAINS VII UKSW Sulfur Oksida (SOx). Berpengaruh pada
iritasi sistem pernapasan. Beberapa penelitian
menunjukkan iritasi tenggorokan dapat terjadi
jika kadar Sulfur Dioksida lebih besar dari 5
ppm. Individu yang sangat sensitif dapat
terjadi pada kadar 1 – 2 ppm. Berbahaya bagi
kesehatan terutama terhadap orang tua dan
penderita yang mengalami penyakit kronis
pada sistem pernafasan kardiovaskular.
Nitrogen Dioksida (NO2). Kadar NO2 yang
lebih tinggi dari 100 ppm dapat mematikan
sebagian besar binatang percobaan dan 90%
dari kematian tersebut disebabkan oleh gejala
pembengkakan paru – paru ( edema
pulmonary ). Terhadap manusia sendiri dapat
mengakibatkan kesulitan bernafas pada kadar
5 ppm – 10 ppm.
Tabel 3 menjelaskan tentang pengaruh
pencemaran udara, terutama komponen yang
terdapat pada abu vulkanik yang didasarkan
pada ISPU (Indeks Standar Pencemar Udara)
(rachmariska.wordpress.com).
Karbon
Monoksida
(CO).
Dapat
mengakibatkan turunnya berat janin dan
meningkatkan jumlah kematian bayi serta
kerusakan otak
Tabel 3. Pengaruh Indeks Standar Pencemar Udara
Kategori
Rentang
(ppm)
Karbon Monoksida
Nitrogen Dioksida
(NO2)
Sulfur Dioksida (SO2)
Baik
0 – 50
Tidak ada efek
Sedikit berbau
Luka pada beberapa
spesies tumbuhan
akibat kombinasi SO2*
Sedang
51 – 100
Perubahan kimia darah
tapi tidak terdeteksi
Berbau
Luka pada beberapa
spesies tumbuhan*
Peningkatan pada
kardiovaskular pada
perokok yang sakit
jantung
Bau dan kehilangan
warna, peningkatan
reaktifitas pembuluh
tenggorokan pada
penderita asma
Tidak Sehat
101 – 199
Sangat
Tidak Sehat
200 – 299
Berbahaya
> 300
Meningkatnya
kardiovaskular pada
orang bukan perokok
yang berpenyakit
jantung, dan akan
tampak beberapa
kelemahan yang
terlihat
Meningkatnya
sensitifitas pasien yang
berpenyakit asma dan
bronkitis
Meningkatnya
kerusakan tanaman*
Meningkatnya
sensitifitas pada pasien
asma dan bronkas
Tingkat bahaya bagi semua populasi
Detektor Asap
Detektor asap merupakan piranti yang
berfungsi untuk mendeteksi adanya asap.
Detektor terdiri atas LDR (Light Dependent
Resistor) dan diode yang peka cahaya yaitu
LED (Light Emitting Diodes). Pada detektor
102 PROSIDING SEMINAR NASIONAL SAINS DAN PENDIDIKAN SAINS VII UKSW asap dilengkapi dengan alarm sehingga kita
dapat mengetahui tingkat pencemaran
asapnya. Namun, pada makalah ini kami
tidak menggunakan alarm, karena rangkaian
yang kami buat merupakan ide dasar untuk
pembuatan detektor asap yang lebih
kompleks. Fungsi alarm ini kami gantikan
dengan Voltmeter (alat pengukur tegangan).
METODOLOGI
Berikut rangkaian
sederhana
dari
detektor
LDR
asap
+9 Volt
+9 Volt
LED
R = 1kΩ
R = 1kΩ
ground
Gambar 1
Pada percobaan yang kami laksanakan. Kami
gunakan asap rokok yang ditiupkan ke arah
LED. Intensitas cahaya akan segera terbaca
oleh LDR yang ditunjukkan dari hasil
pengukuran Voltmeter. Hasil pengukuran
Voltmeter ketika menggunakan asap rokok
sangatlah kecil, sebab asap rokok yang
dihasilkan tidak terlalu pekat. Oleh karena
itu, indikator kepekatan dari asap ini kami
gantikan dengan lipatan kertas. Tebal lipatan
kertas dianalogikan dengan kepekatan asap.
Tampak bahwa hasil pengukuran tegangan
semakin besar pula (terlampir dalam Hasil).
Hasil dari pengukuran tegangan yang
dihasilkan dapat dilihat dibawah ini :
Hasil
Percobaan 1 Menggunakan asap rokok.
Hasil pengukuran tegangan mendekati 0 Volt.
Hal ini disebabkan karena kepekatan asap
rokok dalam satu kali hembusan dan dua kali
hembusan pada Voltmeter tidak menunjukkan
hasil yang signifikan. Karena asap sangat
cepat berhambur dengan udara.
Percobaan 2 Menggunakan analogi lipatan
kertas
Lipatan ke 0
1
2
3
4
HASIL & PEMBAHASAN
Cara Kerja Alat
Detektor asap dirangkai seperti pada
gambar.1 diatas. LED yang bernyala dan
LDR saling dihadapkan. LED ditutup dengan
corong hitam supaya cahaya terfokus ke
LDR, begitu pula dengan LDR. Ketika asap
timbul, asap akan memasuki corong dan
(cahaya dari) LED akan tertutupi oleh asap
sehingga intensitas cahaya menjadi berkurang
dan LDR akan menangkap intensitas cahaya
tersebut. Tanggapan dari LDR berupa bunyi
alarm. Tapi pada rangkaian yang kami buat,
kami gunakan hasil dari pengukuran
Voltmeter.
Lipatan
kertas
dianalogikan
sebagai
kepekatan asap. Tampak bahwa, semakin
banyak lipatan kertas nilai tegangan semakin
tinggi. Sehingga Inilah yang menjadi ide
dasar kami untuk membuat detektor asap
yang lebih kompleks untuk
KESIMPULAN
Kesehatan merupakan faktor penting sebagai
penunjang
kualitas
hidup
seseorang.
Gangguan kesehatan tidak hanya disebabkan
oleh faktor gizi yang ditentukan dari makanan
yang dikonsumsinya. Tetapi bisa juga karena
103 Pengukuran Tegangan
0, 3 Volt
0, 66 Volt
0, 718 Volt
0, 8 Volt
0, 863 Volt
PROSIDING SEMINAR NASIONAL SAINS DAN PENDIDIKAN SAINS VII UKSW adanya pencemaran lingkungan, dan yang
paling banyak ditemui adalah pencemaran
udara, yang disinggung dalam makalah ini
adalah pencemaran udara karena abu
vulkanik akibat aktivitas gunung berapi.
Masyarakat disekitar gunung berapi aktif
akan sering menghirup abu vulkanik yang
mengandung senyawa – senyawa kimia
dalam fasa gas yang amat berbahaya, seperti
sulfur dioksida ( SO2 ), karbon monoksida (
CO ), hydrogen sulfide ( H2S ) dan nitrogen
dioksida ( NO2 ). Senyawa – senyawa kimia
tersebut yang terkandung dalam abu vulkanik
dapat dihirup pada ambang batas tertentu
(skala tertentu). Namun, masyarakat disekitar
gunung berapi tidak dapat menentukan pada
ambang batas berapa abu vulkanik dapat
dihirup. Maka dengan detektor yang lebih
kompleks dapat diketahui tingkat pencemaran
yang membahayakan kesehatan sistem
pernafasan.
104