PENGELOLAAN PENCEMARAN UDARA

PERILAKU
ZAT PENCEMAR
DI ATMOSFER
Pengantar

Pencemaran udara dapat didefinisikan
sebagai kondisi atmosfer yang terdiri atas
senyawa-senyawa dengan konsentrasi tinggi
diatas kondisi udara ambien normal, sehingga
menimbulkan dampak negatif bagi manusia,
hewan, vegetasi, maupun benda lainnya.
Pengantar

Senyawa-senyawa tersebut dapat berupa
elemen kimia alami maupun buatan (hasil
kegiatan manusia) maupun elemen yang
terbawa udara.
Pengantar

Berdasarkan UU No. 23/1997, pencemaran
udara didefinisikan sebagai 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.
Pengantar

Masalah pencemaran udara merupakan isu
lingkungan yang sangat penting bagi
Indonesia dan bagi negara-negara lain di
dunia, maka pemerintah negara-negara dunia
termasuk Indonesia telah meratifikasi
sejumlah konvensi internasional dalam hal
pengendalian pencemaran udara
Pengantar
Contoh :
 Konvensi Wina (1985) mengenai Protection of
Ozone Layer,
 Protokol Montreal (1987) mengenai
Substance that Deplete the Ozone Layer, dan
 UNFC (1992) tentang Climate Change.
Pencemaran Udara


Kontributor pencemaran udara terbesar
adalah akibat kegiatan manusia, yaitu sektor
energi.
Pencemaran udara merupakan masalah
global.
Pembagian lapisan atmosfer-1
Pembagian lapisan atmosfer-2
Lapisan
Ketinggian
(km)
Troposphere 0 - 11 km
Temperatur
(C)
15 s/d -56
Komposisi
Spesi kimia
N2, O2,
CO2, H2O
Stratosphere 11 – 50 km
-56 s/d -2
O3
Mesophere
-2 s/d -92
O2*, NO*
50 – 85 km
Thermosphe 85 - 500 km -92 s/d 1200 O2*, O*,
re
NO*
KOMPOSISI GAS
DALAM UDARA BERSIH (TIDAK TERCEMAR)
Gas
Nitrogen
Oksigen
Air
Argon
Karbon dioksida
Neon
Helium
Metan
Krypton
Oksida nitrogen
Hidrogen
Xenon
Organik
Udara kering
(%)
78,09
20,94
0,93
0,0315
0,0018
0,00052
0,0001
0,0001
0,00005
0.00005
0.000008
0,000002
µg/m³
8.95 × 108
2.74 × 108
1.52 × 107
5.67 × 105
1.49 × 104
8.50 × 102
6.56 – 7.87 × 102
3.43 × 103
9.00 × 102
4.13 × 101
4.29 × 102
-
Sistem Pencemaran Udara
Pencemar
Mixing &
transformasi
kimia
Receptor
Sumber Emisi
Atmosfer
• Antropogenik
• Transportasi
• Manusia
• Biogenik
• Pengenceran
• Tumbuhan
• Fenomena Fisik
• Hewan
• Reaksi kimia
• Material
• etc
Sumber Pencemaran Udara :

Biogenik



:
letusan gunung berapi,
dekomposisi biotik, etc.
Antropogenik:


transportasi,
dan jenis konversi energi lainnya.
Sumber Biogenik-1


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 Biogenik-2



Masalah terhadap kesehatan dan lingkungan
dapat muncul sebagai akibat pengemisian
pencemar biogenik.
Sumber biogenik bukan merupakan “main
contributor” dalam kasus pencemaran udara
perkotaan.
Sumber pencemaran yang uncontrolled tapi
terjadi occasionally.
Sumber Antropogenik-1
Sumber statis :
 cerobong industri
 kawasan industri, dan lain-lain;
 tingkat dan laju pengemisian serta jenis
pencemar dari sumber statis sangat tergantung
dari proses produksi yang ada dalam industri;
contoh :
industri semen  didominasi oleh partikulat.

Sumber Antropogenik-2
Sumber bergerak : transportasi;
 jenis pencemar yang diemisikan
tergantung dari bahan bakar dan sistem
ruang bakar yang digunakan
contoh :
mesin jet  didominasi oleh
pengemisian gas NOx

Penyebaran konsentrasi zat
pencemar

Dipengaruhi Faktor Meteorologi
Arah dan kecepatan angin , temperatur , tekanan ,
curha hujan , sinar matahari , stabilitas atmosfer dll.

Topografi
Daerah cekungan , dataran rendah, pegunungan,
lembah dll.

Sumber emisi
Kendaraan bermotor , cerobong , pemukimam (
urban area) .
Klasifikasi zat pencemar udara-1

Berdasarkan kondisi fisiknya
a. Partikulat ( debu , aerosol)
b. Gas
( CO, NOx , Hidrokarbon)

Berdasarkan proses pembentukannya
a. Zat pencemar primer ,
zat pencemar yang ada di udara ambien berasal dari zat
pencemar dari sumber emisi ( SO2, CO, H2S dll)
b.Zat pencemar sekunder
zat pencemar yang ada di udara ambient berasal dari hasil reaksi
kimia yang terjadi di udara ambien ( misalnya Ozon , H2SO4 , dll)
ZAT PENCEMAR UDARA PRIMER & SEKUNDER
Klasifikasi umum zat pencemar


Partikulat
Senyawa sulfur
( SO2, H2S, SO3, H2SO4, MSO4)

Senyawa Nitrogen
( NO, NO2, NH3 , MNO3)

Senyawa Carbon
( CO, CO2)

Senyawa Organik
( Hidrokarbon , aldehide dll)
Zat Pencemar utama






Debu ( Suspended particulate matter)
Sulfur dioksida
Karbonmonoksida
Oksida-oksida nitrogen ( NOx)
Hidrokarbon
Oksidan ( ozon)
WAKTU RETENSI BERBAGAI GAS DI ATMOSFIR
Ar
Ne
Kr
Xe
N2
O2
CH4
CO2
CO
H2
N2O
SO2
NH3
Waktu
Retensi
6
10 thn
10 thn
7 thn
15 thn
65 hari
10 thn
10 thn
40 hari
20 hari
NO + NO2
1 hari
O3
HNO3
H2O
He
?
1 hari
10 hari
10 thn
Gas
Siklus
Tidak ada siklus
biologis dan mikrobiologis
biogenik dan kimiawi
antropogenik dan biogenik
antropogenik dan kimia
biogenik dan kimiawi
biogenik dan kimiawi
antropogenik dan kimiawi
biogenik, kimiawi, dan rainout
antropogenik, kimiawi, dan
sinar/cahaya
kimiawi
kimiawi dan rainout
Psiko-kimiawi
Reaksi kimia di atmosfer



Berkaitan dengan siklus
a. oksida anorganik ( CO,CO2, NOx, SO2 )
b. Ozon
c. Reduktan ( CO, H2S, SO2)
d. Senyawa organik
Terjadi dalam fasa:
gas , liquid, dan fasa solid ( partikulat)
Melibatkan interaksi anatara sinar matahari dengan
molekul zat pencemar .
Reaksi Atmosferik
Precursor
Gases
(HCs, NOx, etc)
sunlight
Products of
Atmospheric
Reaction
(oxigenated HCs,
PAN, etc)
Pencemar Udara Partikulat

Partikulat :

Terbagi dua:




solid
liquid
Ukuran : 0.0002 m - 500 m
Komposisi :


organik
anorganik
Berbagai istilah untuk nama
partikulat
No.
Istilah
Keterangan
1.
Partikulat
Berbagai bentuk solid atau liquid dengan ukuran 0,0002
– 500 µ
2.
Aerosol
Berbagai bentuk solid atau liquid dengan ukuran
mikroskopis
3.
Dust
Bentuk solid dengan ukuran > ukuran koloid
4.
Fly Ash
Partikel halus dari hasil pembakaran yang mengandung
sisa bahan bakar yang tidak terbakar.
5.
Fog
Aerosol yang terlihat
6.
Fume
Partikel yang terbentuk dari kondensasi dan reaksi
kimia dengan ukuran < 1 µ
7.
Mist ( kabut)
Dispersi tetesan air dengan ukuran 0,001 -10 µ
8.
Partikel
Dispersi untuk solid dan liquid
9.
Smoke
Partikel halus yang berasal dari pembakaran
10.
Soot
Partikel-partikel karbon
11
Smog
Campuran smoke dan fog
Pembagian ukuran partikulat
Perilaku partikulat

Diffusi
( partikel debu terdiffusi dalam gas)

Koagulasi
( partikel-partikel debu bersatu membentuk partikel yang lebih besar )

Scavenging
( Partikel debu terperangkap dalam liquid dan mengendap)

Sedimentasi
( partikel debu mengendap karena gaya gravitasi)

Kondensasi
( partikel debu berkondensasi dengan uap air

Adsorpsi
( partikel debu mengadsorpsi molekul gas pencemar di sekitarnnya
Perilaku partikulat di atmosfer
Jenis senyawa sulfur di atmosfer









SO2 (Sulfur dioksida )
SO3 (Sulfur trioksida)
H2SO4 ( Asam sulfat)
H2S
( Hydrogen disulfida)
CH3S ( Metil sulfida
CH3SCH3 ( dimetil sulfida)
CS2 ( Carbon disulfida)
COS ( Karbonil sulfida)
CH3SSCH3 ( Metil disulfida)
Sifat SO2








Gas tidak berwarna,
Tidak mudah terbakar
Mudah teroksidasi
O + SO2 + (M)
O3 + SO2
NO2 + SO2
NO3 + SO2
N2 O5 + SO2
SO3
SO3
SO3
SO3
SO3
+ (M)
+ O2
+ NO
+ NO2
+ N2O4
REAKTIF SPESIES SULFUR DI ATMOSFER
Oksida-oksida Nitrogen




N2 +
2 NO +
NO2 +
3NO2 +
O2 ---- 2 NO
O2 ---- 2 NO2
hv ---
NO + O *
H2O --- 2HNO3 + NO
SIKLUS NITROGEN GLOBAL :
biogenik
SIKLUS NITROGEN GLOBAL :
setelah dipengaruhi oleh aktivitas manusia
Karbonmonoksida (CO)






Gas tidak berwarna
Tidak berbau
Sangat Stabil
Waktu tinggal 2-4 bulan
Sumbernya dari pembakaran tidak sempurna
Mengalami penyisihan menjadi CO2 yang
diserap oleh tumbuhan
CO + OH* ----- CO2 + H*
Hidrokarbon


Berbagai jenis hidrokarbon ( C1-C6)
Dibedakan atas :
MHC = Methanic Hydrocarbon ( CH4)
NMHC = Non Methanic Hydrocarbon ( C2- C6)
THC = Total Hydrocarbon
THC

= MHC + NMHC
Sebagai prekursor untuk reaksi smog fotokimia
Photochemical Smog


Photochemical smog adalah fenomena pencemaran
udara , yaitu terjadinya kabut yang berwarna
kecoklatan , banyak mengandung oksidan , yang
dihasilkan dari reaksi fotokimia antara NOx dengan
hidrokarbon yang dikatalisis oleh sinar matahari
Smog fotokimia mengandung :
NO2, O3 , H2O2 , Formaldehide, HNO3, Para Asil
NItrat ( PAN) dll.
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 : LA smog.
Dampak : iritasi terhadap mata dan kulit.
Skala dampak : lokal dan regional.
Reaksi pembentukan smog fotokimia
Reaksi pembentukan smog fotokimia
Global Warming( Pemanasan Global)



Terjadi sebagai akibat peningkatan emisi gas rumah
kaca yang memiliki kemampuan berinteraksi dengan
energi sinar gelombang infra merah yang dipantulkan
oleh permukaan bumi .
Selanjutnya molekul gas akan melepaskan energi
tersebut dalam bentuk panas ke lingkungan
sekitarnya.
Global warming berguna untuk menjaga agar tidak
terjadi perubahan temperatur yang drastis antara
siang dan malam
Global Warming



Gas-gas rumah kaca : CO, CO2, CH4, N2O,
uap air , dan lain-lain.
Efek global warming : climate change,
peningkatan muka air laut, dll.
Skala fenomena : global.
Penipisan Lapisan Ozon


Timbul sebagai akibat penggunaan dan
pengemisian gas-gas yang memiliki stabilitas
tinggi  CFC.
CFC baru akan bereaksi dan reaktif di lapisan
stratosfer, dimana terdapat lapisan ozon yang
berguna untuk melindungi bumi dari sinar
gelombang pendek.
Ozon stratosfer sebagai filter UV

Reaksi pembentukan ozon
O2
O2
O

+ hv
+O
+ O2 + M
-----
----
----
O + O
O3
(  < 242,5 nm )
O3 + M
Reaksi penguraian ozon
O3
+ hv
----
O2 + O
(  < 325 nm )
Reaksi pengrusakan O3 oleh CFC

CF2Cl2 + hv ----- Cl *
+ CClF2

Cl*
+ O3 -----
ClO* + O2

ClO*
+ O ----
Cl* + O2
1 molekul CFC dapat merusak ribuan molekul
ozon
KOMPOSISI PERILAKU OZON ATMOSFERIK
Hujan Asam


Timbul sebagai akibat tingginya pengemisian
pencemar udara, khususnya SO2 dan NOx.
Proses oksidasi di atmosfer mengakibatkan
gas-gas tersebut berubah menjadi H2SO4 dan
HNO3
 meningkatkan keasaman air hujan
(deposisi basah).
Hujan Asam


Dapat pula terjadi dalam bentuk deposisi
kering  terperangkap dalam bentuk
partikel.
Skala fenomena : regional hingga global.
PENYEBARAN HUJAN ASAM DI KOTA-KOTA
BESAR DI INDONESIA