BAB 10
Hendra Adijuwana
ATMOSFIR Stratosfir Æ Lapisan ozon melindungi kehidupan dari radiasi UV 100
TERMOSFIR
Km
80 60 40 20 0
MESOSFIR STRATOSFIR (LAPISAN OZON) TROPOSFIR
Udara (campuran gas) Kering : 78% N2 21% O2 1% Ar
SIKLUS NITROGEN
N2 + O2 2NO + O2
N2 atmosfir
Æ 2NO Æ 2NO2 Fiksasi
Denitrifiksasi Urea NH3 Asam amino Protein hewani
NO3NO2-
Protein nabati
NO2 + H2O Æ HNO3 + NO Hujan asam
SIKLUS OKSIGEN
UV Lapisan ozon
O3
O2 O2
CO2
Fito Plankton
Atom H H2O
Stratosfir
CO2 Fe2O3
Tanaman Hijau
CO
Troposfir
PENCEMARAN UDARA ¾Gunung berapi meletus (debu, gas beracun) ¾Manusia membuat api (asap) Zat pencemar : Senyawa kimia yang terdapat pada tempat yang tidak sewajarnya dengan konsentrasi yang berlebih dari keadaan normal O3 di alam penting Stratosfir Æ melindungi bumi dari UV Troposfir Æ zat pencemar sangat berbahaya
ASAP DAN KABUT (smoke and fog) 1. Kabut London terdiri dari asap, kabut, SO2, H2SO4, Debu, jelaga Batubara dibakar untuk sumber energi 2. Kabut Los Angles terjadi pada musim kering hidrokarbon yang tidak terbakar sinergisme Interaksi
partikulat SO2
Pengaruh lebih besar dari masingmasing zat terpisah
SIFAT KIMIA ASAP & KABUT C + O2 Æ CO2
- CO - Jelaga - SO2
Batubara 3% S
O2
H 2O
SO2 Æ SO2 Æ H2SO4 Bahan Partikulat Partikel besar – Asap, Debu (tampak) Partikel kecil ≤ 1μm Aerosol (tidak tampak) • Jelaga • Debu beterbangan Æ dienapkan • Sulfat NH3+ H2SO4 Æ (NH4)2SO4
NITROGEN OKSIDA (NO)+ N2 +O2 Æ 2NO 2NO + O2 Æ 2NO2 AWAL :
NO2 + Sinar Matahari Æ NO + O
SEKUNDER : O + O2 Æ O3 O + Hidrokarbon Æ Aldehida TERSIER : O3 + Hidrokarbon Æ Aldehida Hidrokarbon + Oksigen + NO2 Æ PAN O R-C
O-O-NO2
OZON Stratosfir – Lapisan O3 UV
O2 Æ 2O O + O2 Æ O3 – Pengoksidasi kuat
CFC
- Propelan dalam tabung aerosol - Refrigeran UV
CF2Cl2 Æ CF2Cl. + Cl. Cl + O3 Æ .ClO + O2 .ClO + O Æ Cl. + O2 Æ Lapisan ozon rusak
SST
(Supersonic transport) NO + O3 Æ NO2 + O2 NO2 + O Æ NO + O2
PERANG NUKLIR Peledakan nuklir di stratosfir Æ NO Kanker kulit
HIDROKARBON
Sumber alam Æ Hidrokarbon
Atmosfir : 15% oleh Manusia Daerah Urban : Bensin merupakan sumber utama hidrokarbon Bensin Æ Menguap - Hidrokarbon tidak terbakar Terbakar parsial H
H
C=C +O Æ H H
H O ι H–C–C ι H H
- Hidrokarbon + Oksigen + NO2 Æ PAN
HUJAN ASAM SO2
SO2 + O2 Æ SO3 SO3 + H2O Æ H2SO4
NO
NO + O2 Æ NO2 NO2 + H2O Æ HNO3
pH hujan asam < 5.6 Korosi terhadap logam Fe + O2 Æ Fe2O3 (karat) Fe + H2SO4 Æ FeSO4 + H2 Kerusakan bangunan/patung CaCO3 + H2SO4 Æ CaSO4 + H2O + CO2 Marmer patung
PELEPASAN Pb KE UDARA Pb •Logam berat beracun •Mempengaruhi fungsi (darah, hati, ginjal, otak) Bensin : Nilai Oktana ~ 60 + Pb – tetraetil Æ 0.5-1.0 g/l Nilai Oktana = 70 Pb-tetraetil Æ sebagai anti letup Uap Pb Æ masalah lingkungan Pengganti Pb : hidrokarbon aromatik Æ 3,4-benzpirena (karsinogen)
SIAPA YANG MELAKUKAN PENCEMARAN UDARA Pengotoran dan perusakan bangunan, pakaian Membahayakan kesehatan bayi, anakanak, orang tua, orang sakit Kerusakan tanaman, kerdil, mati Mengurangi batas pandang kecelakaan lalu lintas Menimbulkan bau, asap.
ZAT PENCEMAR UTAMA 1
CO
Kendaraan bermotor
Gangguan transpor oksigen
2
CmHm
Kendaraan bermotor
Karsinogen aldehida, PAN
3
(SO)x
Industri
4
(NO)x
Kendaraan bermotor
5
Iritasi sistem pernafasan Hujan asam Iritasi sistem pernafasan Kerusakan lapisan O3 Hujan asam
Bahan Industri partikulat
6
O3
Pencemar sekunder NO2
Iritasi sistem pernafasan
7
Pb
Kendaraan bermotor
Iritasi sistem pernafasan Merusak pandangan
Racun saraf Racun – semua benda hidup
KARBONDIOKSIDA DAN AIR BATUBARA MINYAK BUMI
H2O CO2 Æ Menghasilkan *Efek Rumah Kaca
H2O
CO2
BU M I
matahari
CO2 + H20
Jelaga, asap, debu Æ menahan Sinar matahari Æ suhu menurun
Sewaktu bumi meradiasikan kalor kembali ke angkasa luar (energi inframerah) energi diserap H2O dan CO2 Æ kenaikan suhu
AIR – H2O 9 Jagat raya – tidak mungkin ada kehidupan tanpa air 9 Dari 163.84 x 109 m3 H2O sekitar 0.5% Æ manusia o 97% di lautan o 2.25% es, salju 1. Densitas air > minyak 2. Kapasitas kalor tinggi H2O 10x Fe 3. Kalor penguatan tinggi
STRUKTUR AIR MOLEKUL H2O : POLAR H
O
H
H-----O Ikatan hidrogen
H-F O N
H
Elektronegativitas tinggi
DENSITAS ES < AIR
GARAM DI LAUT Air melarutkan zat-zat ionik -
+
Kekuatan air sebagai pelarut Æ air laut bergaram Air hujan melarutkan mineral Æ sungai, laut Panas matahari menguapkan sebagian air laut Laut akan jenuh dengan garam : 3.5 juta tahun lagi
SIKLUS AIR UAP AIR
pa ua ng n
Air ta w
Pe
:::::::: :::::::: :::::::: hujan :::::: : :::: : : : :::: : :: : : : : : :: ::: ::: :: : ar
Energi Matahari
LAUT
KONTAMINASI BIOLOGI
Kontaminasi air
MASALAH
PENYAKIT Disentri, Kolera
Oleh mikroorganisme dari buangan penduduk
KONTAMINASI KIMIA
Kontaminasi air
Oleh 9 Pupuk 9 Pestisida 9 Detergen
PENCEMARAN AIR AIR SADAH : Ca2+, Mg2+, Fe2+/Fe3+ HCO3-
BUANGAN BAHAN ORGANIK BIODEGRADASI MIKROORGANISME •AEROBIK •ANAEROBIK
BAHAN ORGANIK
OKSIDASI AEROBIK DALAM AIR Bila ada O2 terlarut Penurunan kadar O2 BOD Biological Oxygen Demand BOD tinggi Æ makhluk air akan mati
SIKLUS EKOLOGI LIMBAH MANUSIA
IKAN
ALGAE Pestisida Radio isotop Logam toksik Plastik
LIMBAH ORGANIK LIMBAH ANORGANIK Pupuk Detergen
Pembuangan sampah ke dalam air Æ terputusnya siklus ekologi
BAKTERI AEROBIK BAHAN ORGANIK NO3PO43-
oksidasi
CO2 + H2O + zat anorganik NO3-, NO2-, PO43SO42-, HCO3-
Nutrien untuk pertumbuhan ganggang
EUTROFIKSASI Bakteri anaerobik – Tanpa O2 Bahan organik Æ direduksi S Æ H2S, CH3SH N Æ NH3, RNH2
KONTAMINASI AIR TANAH Air tanah tercemar Æ Berbahaya ZAT PENCEMAR •Pembuangan limbah •Bahan kimia KONTAMINAN •Pelarut hidrokarbon •CCl2=CHCl – Dry Cleaning JUMLAH KONTAMINAN •ppm •ppb •ppt
Air minum CONTOH ALDICARB 10 ppb – batas aman (10 mg/1000000 l H2O) ALDICARB • Pestisida untuk tanaman kentang • Lebih toksik dari aspirin
AIR ASAM HUJAN ASAM
INDUSTRI ¾ SO2 ¾ NO 9 Kesuburan tanah turun 9 Hasil pertanian + kehutanan turun
PERUT BUMI
Al2Si2O5 (OH)4 + H3O+ Æ Al3+ + SiO2 + H2O Tanah liat
Asam
Pasir
CaCO3 + H3O+ Æ Ca2+ + CO2 + H2O
Batu kapur
Gunung Api Perambangan
Al3+
•Tidak sangat toksik (manusia) •Ikan kecil mati
PENCEMARAN LIMBAH INDUSTRI
PABRIK KERTAS
Bahan baku : KAYU
Lignin + HSO3- Æ SO2 Bau tak sedap Bahan organik terlarut Æ perairan • BOD naik • Kehidupan akuatik terganggu
PENCEMARAN LIMBAH INDUSTRI
INDUSTRI MOBIL Diperlukan logam Æ air tercemar Pelapisan Cr Æ buangan CrO42-, CNCrO42- + SO2 + H2O Æ Cr3+ + SO42- + OHCN- + Cl2 + OH- Æ N2 + HCO3- + Cl- + H2O
INDUSTRI
PENYUMBANG PENCEMARAN AIR
Air yang diperlukan untuk beberapa industri (m3/metrik ton) BAJA KERTAS TEMBAGA RAYON ALUMINIUM KARET SINTESIS
100 20 400 800 1280 2400
Industri Lainnya : ¾Pengemasan daging ¾Tekstil ¾Makanan
PENGELOLAAN AIR BUANGAN PRIMER
SEKUNDER
TERSIER
Tangki/kolam pembuangan (BOD tinggi, bau tak sedap) Zat organik terlarut Padatan tersuspensi, bakteri patogen Saringan pasir dan kerikil Aerasi Bakteri aerobik Klorinasi Penyaringan dengan arang Penghilangan PO43-, NO3Al3+ + PO43- Æ AlPO4↓ Osmosis balik
METODA PENGOLAHAN LIMBAH Metoda
Biaya
Bahan yang Dilepas
%
PRIMER Sedimentasi
R
Zat org. T Padat Ters
25-40 40-70
SEKUNDER Saringan
S
Zat org. T Padat Ters
80-95 70-92
Lumpur teraktifkan
S
Zat org. T Padat Ters
85-95 85-95
S T S R ST ST
Zat org. T NO3-, PO43PO43Padat Ters Padat Terl Padat Terl
90-98 80-92 88-95 50-90 65-95 10-40
TERSIER Karbon Pertukaran ion Pengendapan Penyaringan Osmosis balik Elektrodialisis
KEMBALI KE TANAH : PEMECAHAN ALTERNATIF Pembuangan limbah ke dalam tanah Æ menambah pupuk (Subur) Pilot Proyek Lumpur teraktifkan Æ kembali ke dalam tanah (daerah pertanian) Cairan Æ pengairan Lumpur Æ sumber hara dan humus
Masalah
Biaya transpor tinggi Pipa saluran pembuangan Sumber penyakit Terkontaminasi logam
