BAB I PENDAHULUAN
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang
Dewasa ini, bumi tempat tinggal manusia telah tercemar oleh polutan. Polutan adalah segala sesuatu yang berbahaya bagi kehidupan makhluk hidup dan lingkungan. Udara sekitar kita adalah salah satu media penyebaran polutan yang berpotensi menyebabkan polusi udara atau pencemaran udara. Salah satu bentuk polutan pada pencemaran udara adalah asap hasil aktivitas pembakaran dari suatu pabrik, yang dibuang melalui cerobong asap. Asap buangan pabrik tidak ramah lingkungan, serendah apa pun konsentrasinya pasti mengandung zat kimia. Asap buangan pabrik berkontribusi pada meningkatnya kadar nitrogen oksida (NOx), karbon monoksida (CO), dan karbon dioksida (CO2) di udara. NOx yang dapat menimbulkan smog dan hujan asam terbentuk akibat adanya reaksi kimia antara nitrogen (N) dan oksigen (O), karena tingginya suhu sebagai hasil pembakaran dengan bahan bakar mesin atau kendaraan bermotor. CO dan CO2 adalah hasil dari pembakaran hidrokarbon. CO adalah gas yang sangat berbahaya bagi kesehatan karena jika bereaksi dengan haemoglobin (Hb) dalam darah akan menyebabkan berkurangnya kemampuan darah untuk mengangkut oksigen (O2) dari paru-paru ke organ lain, sedangkan CO2 adalah kunci penyebab greenhouse effect yang mengakibatkan terjadinya pemanasan global. Oleh karena itu, polutan berupa asap buangan pabrik sangat berbahaya bagi makhluk hidup dan lingkungan. Di sisi lain, manusia memiliki ambang batas terhadap konsentrasi polutan yang mampu ditolerir oleh tubuh manusia. Apabila sudah melampaui ambang batas tersebut, manusia akan rentan terhadap berbagai penyakit terutama infeksi saluran pernapasan.
1
BAB I PENDAHULUAN Melihat betapa berbahayanya pengaruh polutan berupa asap buangan pabrik hasil dispersi (penyebaran) cerobong asap pabrik pada kesehatan manusia dan lingkungan, timbul pertanyaaan seberapa besar dan seberapa berbahaya konsentrasi polutan yang dirasakan manusia yang tinggal di sekitar pabrik. Salah satu metode penentuan konsentrasi tersebut adalah dengan suatu model matematika yang diperoleh melalui pendekatan karakterisitik fisik polutan, kondisi meteorologis, dan kondisi topografi sekitar pabrik. Model matematika yang telah diterima dan digunakan secara luas untuk penentuan konsentrasi polutan adalah Gaussian Plume Model. Pada Tugas Akhir ini, akan dikaji proses penentuan konsentrasi polutan hasil dispersi cerobong asap pabrik dengan Gaussian Plume Model, serta membuat program penghitungan konsentrasi polutan dengan MATLAB.
1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan hal-hal yang dikemukakan di dalam latar belakang di atas, dapat dirumuskan suatu permasalahan yang akan dibahas yaitu: Bagaimana menentukan konsentrasi asap buangan atau polutan hasil dispersi cerobong asap pabrik, melalui pendekatan karakteristik fisik polutan, kondisi meteorologis, dan kondisi topografi sekitar pabrik?
1.3
Batasan Masalah
Pembahasan pada tugas akhir ini menggunakan batasan-batasan umum sebagai berikut: 1.
Dispersi polutan berasal dari satu cerobong asap pabrik.
2.
Dispersi polutan berlangsung dalam kondisi steady-state, dalam artian jumlah polutan yang didispersikan tetap dan dispersi polutan berlangsung pada kondisi sekitar yang tetap.
3.
Polutan didispersikan secara kontinu, disebut dengan polutan tipe plume.
4.
Selama polutan berdispersi di udara, tidak ada reaksi kimia yang terjadi antara polutan dan materi lain di udara.
5.
Polutan yang jatuh tidak terserap oleh tanah akan tetapi dipantulkan kembali ke udara.
6.
Dispersi polutan terjadi pada musim kemarau.
2
BAB I PENDAHULUAN 1.4 Tujuan Berdasarkan identifikasi masalah di atas, maka tujuan penulisan tugas akhir ini adalah untuk: 1.
menentukan konsentrasi polutan hasil dispersi cerobong asap pabrik dengan Gaussian Plume Model,
2.
merumuskan suatu algoritma dan program komputer proses penghitungan konsentrasi
polutan
hasil
dispersi
cerobong
asap
pabrik
dan
menampilkannya dalam perangkat lunak yang bersifat umum dan dapat dioperasikan dengan mudah oleh setiap pengguna, 3.
membandingkan konsentrasi polutan tertentu hasil dispersi cerobong asap pabrik dengan konsentrasi maksimal polutan tersebut yang ditolerir untuk dirasakan manusia.
1.5
Manfaat
Dengan adanya rumusan model matematis, konsentrasi polutan hasil dispersi cerobong asap pada daerah pemukiman penduduk di sekitar pabrik dapat diketahui dan dibandingkan dengan konsentrasi polutan yang ditolerir untuk dirasakan manusia. Oleh karena itu, dapat diketahui apakah kadar polutan tersebut berada dalam taraf yang membahayakan atau masih dalam batas aman untuk dirasakan manusia di sekitar pabrik. Adapun manfaat tugas akhir ini bagi pihak perusahaan yang bergerak di bidang industri adalah memberikan suatu prosedur atau algoritma yang bersifat umum dan mudah digunakan untuk menghitung konsentrasi polutan dari cerobong asap pabrik. Pihak perusahaan akan dapat memperkirakan sejauh mana pengaruh buruk polutan dari cerobong asap pabrik bagi manusia dan lingkungan di sekitar pabrik. Dengan begitu, diharapkan perusahaan mengambil langkahlangkah yang diperlukan untuk mengurangi pengaruh buruk tersebut dan menjadi langkah awal untuk mengatasi masalah pencemaran udara di bumi tempat tinggal manusia.
1.6
Kerangka Teori
Gaussian Plume Model adalah salah satu model matematika yang digunakan untuk merepresentasikan proses dispersi polutan di udara. Persamaan dari model tersebut digunakan untuk menentukan konsentrasi polutan hasil dispersi 3
BAB I PENDAHULUAN cerobong asap pabrik di lokasi tertentu di sekitar cerobong asap. Pada model ini, perilaku polutan mengikuti distribusi normal atau distribusi Gaussian. Untuk menentukan konsentrasi polutan di lokasi tertentu dengan Gaussian Plume Model, dibutuhkan masukan-masukan meliputi karakterisitik cerobong asap (tinggi dan radius), karakterisitik polutan keluar dari cerobong asap (massa, kecepatan, dan suhu), kondisi meteorologis (kecepatan angin, suhu udara, dan tingkat stabilitas atmosfer), dan kondisi topografis (daerah urban atau rural) di sekitar cerobong asap pabrik.
1.7
Sumber Data dan Metode Penyelesaian
Data yang digunakan sebagai masukan untuk menerapkan Gaussian Plume Model diperoleh secara tidak langsung dari pabrik yang bergerak di bidang industri pembuatan kertas di daerah Leces, Probolinggo Jawa Timur. Data yang sedianya akan dicari di pabrik di Bandung tidak dapat penulis peroleh dikarenakan pada saat pengambilan data, tidak ada akses yang diberikan oleh pabrik di Bandung. Karena keterbatasan waktu dan biaya, penulis tidak dapat melakukan kunjungan langsung ke pabrik di Probolinggo sehingga data diperoleh melalui pihak ketiga. Teknik penulisan untuk menyusun tugas akhir ini adalah: •
Studi Literatur Berbagai informasi dan penjelasan detail mengenai difusi dan Gaussian Plume Model diperoleh dari beberapa buku referensi dan paper terkait yang dapat dilihat pada Daftar Pustaka. Selain itu studi literatur pada buku panduan MATLAB 7.0 juga dilakukan dalam membuat program penentuan konsentrasi polutan dan tampilannya sehingga lebih mudah diakses..
•
Bimbingan dan diskusi dengan dosen pembimbing serta pihak-pihak yang dapat memberikan informasi, saran dan masukan demi kelancaran penyusunan tugas akhir ini.
•
Perolehan Data Data yang digunakan dalam tugas akhir diperoleh penulis dari pabrik yang bergerak di bidang industri pembuatan kertas di Leces, Probolinggo Jawa Timur. Penulis melengkapi data dengan mengambil foto udara pabrik
4
BAB I PENDAHULUAN dengan Google Earth, karena penulis tidak dapat melakukan kunjungan lapangan langsung untuk melihat kondisi pabrik dan sekitarnya. •
Komputasi Dengan masukan dari data yang diperoleh, konsentrasi polutan terutama di pemukiman penduduk di sekitar pabrik ditentukan dengan program penentuan konsentrasi yang telah dibuat dengan MATLAB 7. Selain untuk menentukan konsentrasi polutan, komputasi juga dilakukan untuk melihat pengaruh masing-masing masukan untuk Gaussian Plume Model pada konsentrasi polutan.
1.8 Sistematika Penulisan Kerangka penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: Bab I berisi Pendahuluan, sedangkan Bab II berisi Tinjauan Pustaka yang menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi dispersi polutan. Pada Bab III akan dibahas secara rinci mengenai Gaussian Plume Model dan parameter masukannya. Hasil dan Pembahasan dari data yang diolah dengan program penentuan konsentrasi yang telah dibuat akan dijelaskan pada Bab IV, sedangkan Bab V adalah Penutup yang berisi kesimpulan dan saran yang diperoleh dari pembahasan masalah dan proses penyusunan tugas akhir ini. Pada bagian Lampiran akan dipaparkan tentang penurunan persamaan difusi satu dimensi dan dua dimensi sebagai awal pengembangan model untuk menentukan konsentrasi polutan, simulasi kondisi fiktif dengan data yang diperoleh, dan program penentuan konsentrasi polutan dengan MATLAB 7.
5
