BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Udara Udara adalah campuran dari berbagai gas secara mekanis dan bukan merupakan senyawa kimia. Udara merupakan komponen yang membentuk atmosfer bumi, yang membentuk zona kehidupan pada permukaan bumi. Udara terdiri dari berbagai gas dalam kadar yang tetap pada permukaan bumi, kecuali gas metana, ammonia, hidrogen sulfida, karbon monoksida dan nitrooksida mempunyai kadar yang berbedabeda tergantung daerah/lokasi. Umumnya konsentrasi metana, ammonia, hidrogen sulfida, karbon monoksida dan nitrooksida sangat tinggi di areal rawa-rawa atau industri kimia.(Gabriel, 2001) Unsur terpenting dari udara untuk kehidupan adalah oksigen. Jumlah oksigen di dalam maupun di luar ruangan tidak banyak berbeda. Kesulitan bernafas akan dialami makhluk hidup yang membutuhkan oksigen jika konsentrasi oksigen di dalam maupun
di
luar
ruangan
berkurang
karena
meningkatnya
CO2.(Kristanto,2002) 2.1.1 Kegunaan Udara Udara sangat berguna dalam kehidupan sehari-hari antara lain: 1. Bahan kebutuhan pokok dalam pernafasan. 2. Sebagai sarana bagi pesawat terbang. 3. Sebagai alat pendingin trafo tekanan tinggi. 4. Sebagai sarana olahraga terbang layar. 5. Membantu transfer panas melalui metode konveksi
konsentrasi
2.1.2. Pencemaran Udara Menurut Harsema (1998), pencemaran udara diawali oleh adanya emisi. Emisi merupakan jumlah pollutant (pencemar) yang dikeluarkan ke udara dalam satuan waktu. Emisi dapat disebabkan oleh proses alam maupun kegiatan manusia. Emisi yang disebabkan proses alam disebut biogenic emmisions, sebagai contoh gas Metana (CH4) yang terjadi sebagai akibat dekomposisi bahan organik oleh bakteri pengurai. Emisi yang disebabkan kegiatan manusia disebut anthropogenic emmisions. Contoh emisi diudara yang disebabkan oleh kegiatan manusia adalah hasil pembakaran bahan bakar fosil (bensin, solar, batubara), pemakaian zat-zat kimia yang disemprotkan ke udara dan sebagainya. Penyebab polusi dapat diklasifikasikan sebagai polusi udara primer dan sekunder. Polusi primer seperti SO2 dapat langsung mencemari udara sebagai proses alamiah atau aktivitas manusia. Polusi sekunder seperti asam sulfat terbentuk di udara melalui reaksi kimia antara polusi primer dengan komponen kimia yang sudah ada diudara.(Darmono,2001) Ada 9 jenis bahan pencemar udara yang dianggap penting, yaitu sebagai berikut: a. Oksida karbon : karbon monoksida (CO) dan karbon dioksida (CO2). b. Oksida belerang : sulfur dioksida (SO2) dan sulfur trioksida (SO3). c. Oksida nitrogen : nitrit oksida (NO), nitrogen dioksida (NO2) dan dinitrogen oksida (N2O). d. Komponen organik volatil : metan (CH4), benzene (C6H6) klorofluorokarbon (CFC) dan kelompok bromin.
e. Suspensi partikel : debu tanah, karbon, asbes, logam berat, nitrat, sulfat, titik cairan, seperti asam sulfat (H2SO4), minyak, bifenil poliklorin (PCB), dioksin, dan pestisida. f. Oksida fotokimiawi : ozon, peroksiasil nitrat, hidrogen peroksida, formaldehid yang terbentuk di atmosfer oleh reaksi oksigen, nitrogen oksida, dan uap hidrokarbon di bawah pengaruh sinar matahari. g. Substansi radioaktif : radon-222, iodine-131, strontium-90, plutonim-239 dan radioisotop lainnya yang masuk ke atmosfer bumi dalam bentuk gas atau suspensi partikel. h. Panas : energi panas yang dikeluarkan pada waktu terjadi proses perubahan bentuk, terutama terjadi saat pembakaran minyak menjadi gas pada kendaraan, pabrik, perumahan, dan pembangkit tenaga listrik. i. Suara : dihasilkan oleh kendaraan bermotor, pesawat terbang, kereta api, mesin industri, konstruksi, mesin pemotong rumput, sirine, dan sebagainya (Darmono, 2001). Bahan pencemar udara atau polutan dapat dibagi menjadi dua bagian : 1.
Polutan primer, adalah polutan yang dikeluarkan langsung dari sumber tertentu, dan dapat berupa : a. Polutan gas terdiri dari: -
Senyawa karbon, yaitu hidrokarbon, hidrokarbon teroksigenasi, dan karbon oksida (CO atau CO2).
-
Senyawa Sulfur, yaitu sulfur oksida
-
Senyawa nitrogen, yaitu oksida dan amoniak.
-
Senyawa halogen, yaitu flour, klorin, hidrogen klorida, hidrokarbon terklorinasi, dan bromin.
Penyebab pencemaran udara biasanya berasal dari sumber kendaraan bermotor dan indusri. b. Partikel, dapat berupa zat padat maupun suspensi aerosol cair di atmosfer. Bahan tersebut dapat berasal dari proses kondensasi, proses dispersi maupun proses erosi bahan tertentu. 2.
Polutan sekunder, biasanya terjadi karena reaksi dari dua atau lebih bahan kimia di udara, misalnya reaksi fotokimia. Polutan sekunder ini mempunyai sifat fisik dan sifat kimia yang tidak stabil.(Mukono,2006)
2.1.3 Sifat- sifat Pencemaran Udara 1. Yang bersifat kualitatif Yaitu terdiri dari unsur-unsur yang secara alamiah telah terdapat dalam alam tetapi
jumlahnya
bertambah
sedemikian
banyaknya
sehingga
mengadakan
pencemaran lingkungan. Hal ini bisa terjadi akibat bencana alam, perbuatan manusia dan lain-lain. Contoh polutan misalnya unsur karbon, nitrogen, fosfor dan lain-lain. 2. Yang bersifat kuantitatif Terdiri dari unsur-unsur yang terjadi akibat berlangsungnya persenyawaan yang dibuat secara sintetis seperti: pestisida, detergen dan lain-lain. Umumnya polusi lingkungan ditujukan kepada faktor-faktor fisik seperti polusi suara, radiasi, suhu, penerangan, dan faktor-faktor kimia melalui debu, uap, gas, larutan, awan, kabut. (Supardi, 2003). Standar tentang batas-batas pencemar udara secara kuantitatif diatur dalam Baku mutu udara Ambien dan Baku mutu emisi. Baku mutu udara ambien mengatur batas kadar yang diperbolehkan bagi zat atau bahan pencemar terdapat diudara namun tidak menimbulkan gangguan terhadap makhluk hidup, tumbuh-tumbuhan atau benda.
Disamping baku mutu udara ambien, juga diatur batas kadar yang diperbolehkan bagi zat atau bahan pencemar untuk dikeluarkan dari sumber pencemaran ke udara sehingga tidak mengakibatkan dilampauinya baku mutu udara ambien. Standar ini disebut dengan baku mutu emisi. 2.1.4 Penyebab Pencemaran Udara Pencemaran udara pada suatu tingkat tertentu dapat merupakan campuran dari satu atau lebih bahan pencemar yang terdispersi ke udara dan menyebar ke lingkungan sekitarnya. Kecepatan penyebaran ini tergantung dari keadaaan geografi dan meteorologi setempat. Secara umum penyebab pencemaran udara ada 2 macam, yaitu : a.
Faktor internal yang terjadi secara ilmiah, contohnya : 1. debu yang berterbangan akibat tiupan angin 2. abu/debu yang dikeluarkan akibat letusan gunung berapi, termasuk gas-gas vulkanik 3. Proses pembusukan sampah organik 4. Kebakaran hutan
b.
Faktor eksternal karena ulah manusia, contohnya : 1. hasil pembakaran bahan bakar fosil 2. Debu dan gas-gas akibat aktivitas industrii 3. Pemakaian zat-zat kimia seperti pestisida yang disemprotkan ke udara (Nugroho, 2005)
2.2. Sulfur Dioksida (SO2) 2.2.1. Sifat-Sifat Sulfur Dioksida (SO2) Belerang oksida atau sering ditulis dengan SOx terdiri atas gas Sulfur Dioksida (SO2) dan gas Sulfur Trioksida (SO3) yang keduanya mempunyai sifat berbeda. Pada
dasarnya, semua Sulfur yang memasuki atmosfer dirubah dalam bentuk SO2 dan hanya 1%-2% saja sebagai SO3. Gas SO2 berbau tajam dan tidak mudah terbakar. Cairan SO2 melarutkan banyak senyawaan organik dan anorganik dan digunakan sebagai pelarut dalam pembuatan reaksi. Cairannya tidak melakukan pengionan-diri dan hantarannya terutama merupakan cermin bagi kemurniannya. Sulfur dioksida mempunyai pasangan-pasangan menyendiri dan dapat bertindak sebagai basa lewis. Meskipun demikian, ia juga bertindak sebagai asam Lewis menghasilkan kompleks, misalnya dengan amina seperti Me3HSO2, dan dengan kompleks logam transisi yang kaya elektron. Dalam senyawa kristal SbF5SO, yang menarik karena penggunaan SO2 sebagai pelarut bagi sistem super-asam. SO2 sangat larut dalam air; suatu larutan yang memiliki sifat asam, telah lama dikenal sebagai larutan asam sulfit, H2SO3. Gas SO2 diudara bereaksi dengan uap air atau larut pada tetesan air membentuk H2SO4 yang merupakan komponen utama dari hujan asam. Gas SO2 juga dapat membentuk garam sulfat apabila bertemu dengan oksida logam, yaitu melalui proses kimiawi berikut ini : 4MgO
+
→
4SO2
3MgSO4
+
MgS
Udara yang mengadung uap air akan bereaksi dengan gas SO2 sehingga membentuk asam sulfit : SO2
+
H2O
→
H2SO3
(asam sulfit)
Udara yang mengandung uap air juga akan bereaksi dengan gas SO3 membentuk asam sulfat : SO3
+
H2O
→
H2SO3
(asam sulfat) (wisnu,2001)
2.2.2 Sumber-sumber Sulfur dioksida (SO2) Pencemaran SO2 diudara berasal dari sumber alamiah maupun sumber buatan. Sumber alamiah adalah gunung-gunung berapi, pembusukan bahan organik oleh
mikroba, dan reduksi sulfat secara biologis. Proses pembusukan akan menghasilkan H2S yang akan cepat berubah menjadi SO2. Sumber SO2 buatan adalah pembakaran bahan bakar minyak, gas, dan terutama batubara yang mengandung sulfur tinggi. Sumber-sumber buatan ini diperkirakan memberi kontribusi sebanyak sepertiganya saja dari seluruh SO2 atmosfir/tahun. Akan tetapi, karena hampir seluruhnya berasal dari buangan industri, maka hal ini bertambah di kemudian hari, maka dalam waktu singkat sumer-sumber ini akan dapat memproduksi lebih banyak SO2 daripada sumber alamiah. Gas SO2 diproduksi terutama oleh insinerator yang menggunakan bahan bakar fosil seperti batu bara dan minyak bumi. SO2 diemisikan oleh pabrik kimia, pabrik pemroses besi dan baja, pembuatan semen, pabrik batu bata, industri keramik, pembuatan kaca dan pelepasan asap buangan.(Nugroho,2005) 2.2.3 Dampak Pencemaran Sulfur Dioksida (SO2) Akibat utama polutan SO2 terhadap manusia adalah terjadinya iritasi pada sistem pernafasan. Dalam Tabel 6.7 ditunjukkan konsentrasi SO2 yang berpengaruh terhadap manusia. Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa iritasi pada tenggorokan terjadi pada konsentrasi SO2 sebesar 5 ppm atau lebih, bahkan pada beberapa individu yang sensitif, iritasi terjadi pada konsentrasi 1-2 ppm. SO2 dianggap polutan yang berbahaya bagi kesehatan terutama terhadap manusia usia lanjut dan penderita yang mengalami penyakit kronis pada sistem pernafasan dan kardiovaskular. Individu dengan gejala tersebut sangat sensitif jika kontak dengan SO2 walaupun dengan konsentrasi yang relatif rendah, misalnya 0,2 ppm atau lebih. (Kristanto,P.,2002) Selain pengaruhnya terhadap kesehatan, sulfur dioksida juga berpengaruh terhadap tanaman dan hewan. Pengaruh SO2 terhadap hewan sangat menyerupai efek SO2 pada manusia. Efek SO2 terhadap tumbuhan tampak terutama pada daun yang
menjadi putih atau terjadi nekrosis, daun yang hijau dapat berubah menjadi kuning, ataupun terjadi bercak-bercak putih. Pengaruh pada daun ini terjadi terutama di siang hari sewaktu stomata daun sedang terbuka. Apabila yang terpapar SO2 itu adalah sayuran, maka perubahan pada warna daun tentunya sangat mempengaruhi harga jual sayuran. Harta benda dapat juga terpengaruh oleh SO2. Gedung-gedung yang mempunyai arti sejarah, patung-patung bernilai seni dapat rusak karena SO2 mudah menjadi H2SO4 yang sangat korosif.(Slamet.S,2002)
Tabel 2.1 pengaruh SO2 terhadap manusia Konsentrasi Pengaruh (ppm) 3–5
-
Jumlah minimum yang dapat dideteksi dari baunya
8 – 12
-
Jumlah minimum yang segera mengakibatkan iritasi pada tenggorokan
20
-
Jumlah minimum yang mengakibatkan iritasi pada mata Jumlah yang segera mengakibatkan batuk Jumlah maksimum yang diperkenankan untuk kontak dalam
2.2.4. Pengendalian Sulfur Dioksida (SO2) Pengendalian Sulfur dioksida (SO2) terutama dilakukan dengan mengurangi penggunaan bahan bakar bersulfur tinggi atau menukarnya dengan bahan bakar yang lebih bersih lingkungan. Sebagai contoh penggunaan batubara yang mengandung konsentrasi sulfur tinggi diganti dengan menggunakan gas alam yang lebih bersih lingkungan.
Namun tidak selamanya pegurangan bahan bakar mengandung Sulfur dapat dilakukan. Bila hal ini terjadi, harus dilakukan pemisahan Sulfur dioksida dari gas buang. Absorber dan Stripper merupakan contoh unit yang dapat memisahkan SO2 dari gas buang. Gas buang dilewatkan melalui absorber, yang merupakan tabung vertical dimana gas lewat dari bawah keatas sedangkan cairan penyerap (absorbent) lewat dari atas kebawah. Untuk menjamin kontak antara gas buang dan absorbent, didalam absorber dilengkapi dengan packing. Setelah terjadi kontak antara absorbent dengan gas buang, SO2 dalam gas buang akan terikat di absorbent dan dibawa ke bawah sedangkan gas yang sudah bersih akan keluar melalui puncak absorber. Selanjutnya absorbent yang sudah mengandung SO2 dimasukkan kedalam stripper untuk pengolahan selanjutnya. Selain itu, pemisahan gas SO2 dari gas buang dapat juga dilakukan dengan menggunakan scrubber.(Mulia.R.M.,20005) 2.3. Spektrofotometri UV-Visible Spektrofotometer
sesuai
dengan
namanya
adalah
alat
yang
terdiri
dari
spektrofotometer dan fotometer. Spektrofotometer menghasilkan sinar dari spectrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau diabsorbsi. Jadi spektrofotometer digunakan untuk mnegukur energi secara relatif jika energi tersebut ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi dari panjang gelombang. Kelebihan spektrofotometer dibanding fotometer adalah panjang gelombang dari sinar putih dapat lebih terseleksi dan ini diperoleh dengan alat pengurai seperti prisma, grating atau celah optis. Suatu spektrofotometer
tersusun
dari
sumber
spectrum
tampak
yang
kontinyu,
monokromator, sel pengabsorbsi untuk larutan sampel atau blanko dan suatu alat untuk mengukur perbedaan sampel atau blanko dan suatu alat untuk mengukur perbedaan absorbs antara sampel dan blanko ataupun pembanding. (Khopkar,2003)
Alat-alat instrumentasi Spektrofotometer UV-Visible terdiri dari : 1.
Sistem Optik
Pada umumnya konfigurasi dasar setiap spektrofotometer UV-Vis berupa susunan peralatan optik yang terkonstruksi sebagai berikut :
SR
M
SK
D
A
VD
Keterangan : SR
= Sumber radiasi
M
= monokromator
SK
= Sampel Kompartemen
D
= Detektor
A
= amplifier atau penguat
VD
= Visual Display atau meter
Setiap bagian peralatan optik dari spektrofotometer UV-Vis memegang fungsi dan peranan tersendiri yang saling terkait fungsi peranannya. Setiap fungsi dan peranan tiap bagian dituntut ketelitian dan ketetapan yang optimal, sehingga akan diperoleh hasil pengukuran yang tinggi tingkat ketelitian dan ketetapannya. Dilihat dari segi spektrofotometer dapat digolongkan tiga macam yaitu : 1. Sistem optik radiasi berkas tunggal (single beam) 2. Sistem optik radiasi berkas ganda (double beam) 3. Sistem optik radiasi berkas terpisah (spliter beam) Pertama kali spektrofotometer UV-Vis yang diperkenalkan untuk analisis adalah spektrofotometer UV-Vis dengan sistem optik radiasi berkas tunggal (single beam). Kemudian dengan kemajuan elektronika mulai dipopulerkan spektrofotometer UV-Vis radiasi berkas ganda (double beam), dengan asumsi mengambil suatu
keuntungan tidak terpengaruh penurunan intensitas radiasi berkas ganda adalah : tidak mungkin kedua kuvet yang dipakai adalah betul-betul identik, dan lagi intensitas radiasi yang menuju kedua kuvet juga tidak mungkin betul-betul sama. Oleh karena itu pada era terakhir ini sistem optik spektrofotometer UV-Vis cenderung pengukurannya lebih baik dari sistem optik radiasi berkas ganda. Sedangkan sistem optik radiasi berkas terpisah (spliter beam) pada prinsipnya adalah rumit sehingga memungkinkan terjadinya penurunan intensitas radiasi setelah melalui rangkaian sistem optik yang rumit dan panjang. 2.
Sumber Radiasi
Beberapa macam sumber radiasi yang dipakai pada spektrofotometer UV-Vis adalah lampu deuterium, lampu tungsten dan lampu merkuri. Sumber radiasi Deuterium dapat dipakai pada daerah panjang gelombang 190 nm sampai 380 nm (daerah ultraviolet dekat), karena pada rentangan panjang gelombang tersebut sumber radiasi deuterium memberikan pada spektrofotometer UV-Vis. 3.
Monokromator
Monokromator berfungsi untuk mendapatkan radiasi monokromatis dari sumber radiasi polikromatis. Monokromator pada spektrofotomreter UV-Vis biasanya terdiri dari susunan : celah (slot) masuk-filter-prisma-kisi(grating)-celah keluar. 4.
Sel dan Kuvet
Kuvet atau sel merupakan wadah sampel yang akan dianalisis. Ditinjau dari pemakaiannya kuvet ada dua macam yang permanen terbuat dari bahan gelas leburan silika atau kuvet disposable untuk satu kali pemakaian yang terbuat dari teflon atau plastik. Ditinjau dari bahan yang dipakai membuat kuvet, ada dua macam yaitu : kuvet dari leburan silika (kuarsa) dan kuvet dari gelas. Kuvet dari leburan silika dapat dipakai
untuk analisis kualitatif dan kuantitatif pada daerah pengukuran (380- 1100 nm) karena bahan dari gelas mengabsorbsi radiasi UV. Dianjurkan setiap kali memakai kuvet selalu dibersihkan dengan alkohol absolut atau direndam didalamnya. Membersihkan permukaan kuvet yang basah harus dipakai kertas lensa yag bagus jangan sekali-kali memegang permukaan kuvet yang transparan. 5.
Detektor
Detektor merupakan salah satu bagian dari spektrofotometer UV-Vis yang penting oleh sebab itu kualitas detector akan menentukan kualitas spektrofotometer UV-Vis. Fungsi detektor akan menentukan kualitas spektrofotometer UV-Vis. Fungsi detektor didalam spektrofotometer adalah mengubah sinyal radiasi yang diterima menjadi sinyal elektronik. Beberapa pustaka memberikan persyaratan tentang kualitas dan fungsi detektor di dalam spektrofotometer UV-Vis antara lain : 1.
Detektor harus mempunyai kepekaan yang tinggi terhadap radiasi yang diterima, tetapi harus memberikan derau (noise) yang sangat minimum.
2.
Detektor harus mempunyai kemampuan untuk memberikan respon terhadap radiasi pada daerah panjang gelombang yang lebar (UV-Vis)
3.
Detektor harus memberikan respon terhadap radiasi dalam waktu yang serempak.
4.
Detektor harus memberikan jaminan terhadap respon kuantitatif dan sinyal elektronik yang dikeluarkan harus berbanding lurus dengan sinyal yang diterima.
5.
Sinyal elektronik yang diteruskan oleh detektor harus dapat diamplifikasikan oleh penguat (amplifier) ke rekorder (pencatat).(muldja, 1995)
