Company
LOGO
KONSEP DASAR KIMIA UDARA Zulfikar Ali As Poltekkes Banjarmasin Jurusan Kesehatan Lingkungan Banjarbaru
KOMPOSISI UDARA BERSIH
Gass Nitrogen Oxygen Argon Carbon dioxyde Neon Helium Krypton Ozone
By Volume of dry air 78,08 20,95 0,93 0,0325 0,0018 0,0005 0,0001 0,00002
ppm
325 (in 174) 18 5,24 1,14 0,2
KONSEP PENCEMARAN UDARA PP RI No. 41/1999 ttg Pengendalian Pencemaran Udara • Udara ambien adalah udara bebas dipermukaan bumi pada lapisan troposfir yang berada di dalam wilayah yurisdiksi Republik Indonesia yang dibutuhkan dan mempengaruhi kesehatan manusia, makhluk hidup dan unsur Lingkungan hidup lainnya • Pencemaran Udara adalah masuknya atau dimasukkannya zat, energi, dari komponen lain ke dalam udara ambien oleh kegiatan manusia, sehingga mutu udara turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan udara ambien tidak dapat memenuhi fungsinya
PROSES PENCEMARAN UDARA 1.
2.
3.
Gesekan (Attrition) Dari yg sederhana seperti gesekan biola, ban mobil hingga yang kompleks seperti pemecahan partikel (sanding), pemotongan (grinding), pengeboran (drilling) dan penyemprotan (spraying). Penguapan (Vaporization) Yaitu perubahan dari fase cair ke gas baik akibat tekanan/panas maupun secara alami. Misalnya bahanbahan yg bersifat volatile. Pembakaran (Combustion) Terutama pembakaran bahan bakar fosil (batubara, minyak, gas). Pembakaran dapat berlangsung sempurna atau tidak sempurna.
KLASIFIKASI SUMBER PENCEMAR UDARA 1. Alam (natural source) Kebakaran hutan, debu yg terbawa angin, gunung berapi, serbuk sari dsb. 2. Manusia (man made source) Industri, transportasi, pertanian, perdagangan, pembangkit tenga listrik dsb.
KLASIFIKASI PENCEMARAN UDARA A. Menurut asal 1. Primary air pollution Polutan yg menyebar dalam keadaan seperti semula (debu, senyawa organik, radioaktif, sulfur, nitrogen, karbon, halogen) 2. Secondary air pollution Polutan primer yg bereaksi dengan senyawa lain setelah keluar dari sumbernya SO3 + H2O H2SO4
B. Menurut fisik polutan 1. Particulate - Aerosol : Partikel padat/cair yg mampu tetap tinggal di udara karena ukurannya yg kecil (<1 µm). - Dust : Partikel padat yg berdiameter antara 0,1 1000 µm - Fume : Partikel padat berdiameter antara 0,1 1 µm yg dihasilkan dr proses pencairan benda padat spt Pb - Mist : Partikel cair berdiameter >100µm - Smoke : Partikel padat/cair berdiameter <1µm - Fog : Kondensasi uap air di udara
2. Gasses - True Gass Suatu zat yg keadaan fisiknya mempunyai sifat menyebar dan menempati ruang dimana zat itu berada. Contoh : CO2, SO2, CH4. - Vapor Bentuk gas dari suatu zat pada tekanan dan suhu kamar yang umumnya berbentuk padat dan cair. Contoh : Hidrokarbon, Bensin, Thinner
C. Menurut susunan kimia zat 1. Inorganik Gas/partikulat yg tdk mgd unsur karbon, atau mgd unsur karbon namun tdk berkombinasi dengan hidrogen. Contoh : CO, CO3, SO2, NO2. 2. Organik Gas, vapor atau partikulat yg tersusun dari unsur karbon yg berkombinasi dengan hidrogen dan mungkin juga dg unsur-unsur inorganik lainnya. Contoh : methane, benzen, ethylene
ATMOSFIR - Terbentang pd ketinggian 80 s.d. 1000 km - Suatu sistem dinamis yg mengabsorbsi padatan, cairan dan gas. - Menyebar dan bereaksi di antaranya dg berbagai substansi lain maupun secara kimia/fisika. - Komponen gas tersebar tidak merata, 99% pd ketinggian 50 km, sisanya 50 – 100 km.
KARAKTERISTIK LAPISAN ATMOSFIR 1. Troposphere - Lapisan terbawah - Ketinggian 8 pd kutub dan 16 km pd ekuator - Pencemaran udara secara luas terfokus pd lapisan ini, sedikit sekali menembus stratosphere 2. Stratosphere - Lapisan di atas troposphere - Ketinggian 12 – 50 km - Sedikit mgd uap air & tidak berbentuk awan - Komposisi gas sama, kuantitas hanya 15% dari total gas di atmosfir, mgd lebih banyak ozone
• Radiasi UV melalui reaksi fotokimia memecah mulekul O2 menjadi atom O yang sangat reaktif dan bereaksi kembali dengan O2 membentuk ozone (oxidizing agent). • Lapisan ozone terletak di ketinggian 15 s.d. 60 km (antara stratosphere & mesosphere). • Konsentrasi max. 0,1 – 0,2 ppm tdp pada ketinggian 20 – 30 km. • Berfungsi mengabsorbsi sejumlah besar sinar UV yang melaluinya melindungi biosphere dari radiasi UV yang merusak 3. Mesosphere • Ketinggian 50 s.d. 80 km dari muka bumi • Tidak mgd uap air dan ozon, sedikit gas
4. Thermosphere - Ketinggian ± 80 km dari muka bumi - Gas berbentuk atom dan cenderung terpisah dlm lapisan-lapisan - Oksigen dan Nitrogen (80 dan 115 km) - Hidrogen dan Helium (500 km – 40.000 km) - Konsentrasi gas semakin ke atas semakin berkurang (uap air dan ozon nihil pada 40.000 km) 5. Ionosphere - Terletak pada lapisan mesosphere dan thermosphere - Mengandung elektron bebas dan ion-ion akibat reaksi fotokimia dari radiasi sinar UV terhadap gas nitrogen dan oksigen.
- Gradient temperatur normal di troposfer turun 1°C (± 5,4°F) setiap kenaikan 300 m (± 1000 ft) sedang di stratosphere sebaliknya - Variasi perubahan temperatur di troposphere mempunyai efek penting - CO2 lemah mengabsorbsi gelombang pendek radiasi ultra violet namun sangat kuat thd gelombang panjang infra red terutama dari radiasi thermal bumi - Dampaknya : mencegah sebaran infra red ke lapisan atmosphere yg lain membentuk selimut green house effect - Peningkatan CO2 penyerapan meningkat refleksi ke bumi mempengaruhi semua siklus alam yg terdapat pd biosphere
PENCEMAR UDARA UTAMA 1. Oksida karbon (CO, CO2) 2. Sulfur dan senyawa-senyawanya (SO2, SO3, SO4, H2SO4, H2S) 3. Nitrogen oksida (NO, NO2) 4. Photocemical oxydant (Ozon, formaldehyde, PAN) 5. Hydrocarbon 6. Flouride 7. Particulate (viable, nonviable, radioaktif) 8. Radioaktif
MEKANISME PENCEMARAN UDARA Meliputi tiga hal penting yaitu: 1. Sumber 2. Pergerakan polutan 3. Penerima
Pergerakan atmosfir ditentukan oleh : 1. Meteorologi 2. Topografi
Pergerakan polutan ditentukan oleh meteorologi
Source
Transport
Recipient
PERANAN METEOROLOGI DALAM PENCEMARAN UDARA 1. Efek dari energi matahari Penting dalam hal pemanasan udara melalui a. Radiasi - Pemindahan panas/cahaya oleh gel. energi - Kurang berperan dalam pemanasan udara - udara tidak mengabsorbsi dan memancarkan kembali sebagai energi panas b. Konduksi - Lebih penting dalam hal pemanasan atmosfir - Pemindahan panas melalui kontak antara tanah yang panas dengan molekul-molekul di atasnya c. Konveksi - Kunci utama dalam hal pemanasan atmosfir - Pemindahan panas melalui pergerakan udara
2. Terbentuknya angin Bumi berputar secara kontinyu terhadap matahari siang dan malam perbedaan tekanan angin. Pola hembusan angin ada yang bersifat permanen atau musiman. Contoh : - Angin darat pada malam hari dan angin laut pada siang hari - Angin lembah dan angin gunung akibat pendinginan udara pada lereng gunung - Di kota bangunan menguap dan menahan panas pada siang hari Heat Island pada malam hari
3. Suhu dan ketidakstabilan udara - Di troposphere semakin tinggi tempatnya maka temperatur udara makin turun dengan angka tertentu Adiabatic lapse rate. Setiap kenaikan 1000 ft temperatur turun 5,4°F - Jika tiap kenaikan 1000 ft temperatur turun > 5,4°F disebut Superadiabatic udara tidak stabil lebih menguntungkan karena aliran udara cepat turun naik mempercepat penurunan konsentrasi polutan - Jika tiap kenaikan 1000 ft temperatur turun < 5,4°F disebut Subadiabatic udara stabil
HUBUNGAN KONDISI UDARA DENGAN ARAH POLUTAN
h (ft)
Arah polutan Normal
t (°F)
Cerobong asap
h (ft)
Normal
Superadiabatic
LOOPING
t (°F)
h (ft)
Subadiabatic
Normal CONING t (°F)
4. Mixing Depth - Suatu expansi dimana udara panas naik & bercampur dg udara yang lebih dingin di atasnya sampai mencapai/menemukan titik persamaan udara dan temperaturnya - Dapat mencapai beberapa ribu ft tergantung kondisi cuaca - Penting utk menggambarkan batas paling atas pencemaran polutan
5. Inversi - Lapisan udara dingin terkurung oleh lapisan udara yang lebih panas di atasnya udara tidak bisa naik dan bercampur. - Berdampak negatif terhadap pola penyebaran polutan karena menghambat penyebaran polutan - Terdiri dr subsidence inversion & ground based inversion h (ft) Arah polutan
Inversion
Normal FANNING t (°F)
a. Subsidence Inversion Terjadi di atas lapisan udara yg mendapat pemanasan secara adiabatic.
h (ft)
Inversion
Superadiabatic FUMIGATING t (°F)
b. Ground Based Inversion - Biasanya terjadi pada malam hari, saat permukaan bumi dingin udara di atasnya juga dingin - Makin tinggi temperatur udara makin panas h (ft)
Normal/ superadiabatic
Inversion LOFTING
t (°F)
h (ft)
Inversion
Neutral
Inversion t (°F)
h (ft)
Subsidence inversion
Ground base inversion t (°F)
TRAPPING
PENGARUH TOPOGRAFI DALAM PERGERAKAN UDARA 1. Terjadinya angin darat dan angin laut Siang hari : angin laut Arah Polutan
Udara panas Udara dingin
Malam hari : angin darat
Laut
Arah Polutan Udara panas Udara dingin
Laut
2. Downwash mechanism
3. Pengaruh gunung dan lembah
Sinar matahari
Udara panas
Arah polutan
Udara dingin
Sinar matahari Udara dingin Arah polutan
Agak dingin Udara panas
DAMPAK PENCEMARAN UDARA
DAMPAK PENCEMARAN UDARA
DAMPAK PENCEMARAN UDARA
