Pencemaran Udara: Jenis-jenis, Klasifikasi, Parameter Pencemar Udara Kuliah Minggu III dan IV Laboratorium Pencemaran Udara dan Perubahan Iklim (LPUPI) Jurusan Teknik Lingkungan FTSP ITS
Pembahasan Jenis-jenis, Klasifikasi Pencemaran Udara Parameter Pencemaran Udara
Jenis-jenis dan Klasifikasi Pencemaran Udara
Introduction to Air Pollution
Air Pollution may be defined as the presence in the outdoor atmosphere of one or more contaminants or combination thereof in such quantities and of such duration as may be, or may tend to be injurious to human, plant or animal life, or property or which unreasonably interfere with the comfortable enjoyment of life, or property or the conduct of business (US Public Health Service) Air Pollution is the presence in the outdoor atmosphere of one or more contaminants (i.e: dust, fumes, gasses, mist, odor, smokes, or vapors) in sufficient quantities, of such characteristics, and of such duration as to be or to treathen to be injorious to human, palnt or animal life or to property, or which reasonably interferes with the comfortable enjoyment of life or property If the pollutant enter the atmosphere at a faster rate than are absorbed by natural sinks, they will gradually accumulate in the air The pollutant travel through the air, disperse and may interact with other substances before they reach a sink (ocean, human receptor, etc.) Disperse and dilution of a gaseous pollutant in the atmosphere depend upon the metrological condition at any time
Jenis-jenis pencemar udara Zat pencemar udara dapat dianggap ditimbulkan oleh kegiatan alami atau kegiatan manusia (anthropogenic). Dua jenis pencemar dapat dibedakan di sini, yaitu pencemar indikatif dan spesifik.
Pencemar indikatif
Zat pencemar indikatif merupakan zat pencemar yang telah dijadikan indikator pencemaran udara secara umum, yang biasa tercantum di dalam peraturan kualitas udara. Yang termasuk kelompok zat pencemar indikatif untuk daerah perkotaan dan pemukiman secara umum adalah suspended particulate matter (debu), karbon monoksida, total hidrokarbon (THC), oksidaoksida nitrogen (NOx), sulfur dioksida (SO2) dan oksidan fotokimia (ozon).
Pencemar spesifik
Kelompok pencemar spesifik merupakan zat pencemar udara yang bersifat spesifik yang diemisikan dari sumbernya, contohnya gas klor, ammonia, hidrogen sulfida, merkaptan, formaldehida dan lainlainnya.
Sumber-sumber Pencemar
Secara alami : pollen, spora, kabut, asap dan partikel debu dari kebakaran hutan dan letusan gunung berapi, CO dari penguraian gas metan dll
Aktifitas manusia : Penggunaan bahan bakar fosil untuk pemanasan dan pendinginan, tansportasi, industri, konversi energi dan industri serta buangan rumah tangga
Gaseous Pollutant: Origin Emitted from variety processes, and divided into two main categories: Primary
pollutant emitted directly from the stack or process equipment of the source ex.: SO2; NOx; CO; VOC; HCl; H2S etc. Secondary pollutant formed due to reaction between primary pollutants or between primary pollutant and naturally compound occurring in atmosphere ex.: ozone (O3); photochemical oxidant (rx with sunlight initiated to primary pollutant); sulfuric acid, etc.
Jenis Industri
Sifat Kegiatan
Masalah Pencemaran Udara
Logam Dasar
Peleburan bijih besi, baja, pembuatan campuran baja. Peleburan baja atau logam lain – besi tuang
Fume (asap) oksida logam, CO, asap, debu, abu peleburan, Sox, Pb, asap Ar, Cu.
Produk Logam Fabrikasi
Peralatan pemanas dan plambing, alat kerja, penerangan, besi/ baja struktur, seng
Asap logam dan debu peleburan, solvent, uap penyepuhan, coating, kabut
Pertambangan
Penggalian dan pengilangan mineral, besi dan bijih logam Pengilangan minyak
Gas eksplosif, CO, debu, asap logam SOx, uap bahan minyak, kabut
Produk Kayu
Penggergajian, plywood, furniture
Debu halus penggergajian, cat dan solvent, asap
Kimia dan Barang Kimia
Pembuatan bahan kimia, produk petrokimia, kimia berat, serat rayon, plastik, ammoniak
Tergantung bahan baku dan produk, derivatif dan produk reaksi
Mineral (gelas, keramik, batu)
Pembuatan bahan galian (gelas, keramik, semen, asbes) melalui proses mekanikal (penggerusan, pencampuran, penapisan, pembakaran, pengeringan)
Debu bahan baku dan proses, asap dan asap logam peleburan
Tekstil
Pembuatan serat, kain Proses pemintalan, pencelupan, pencetakan
Serat halus, uap organik, kabut, asap, pembakaran bahan bakar
Makan dan Minuman
Penjagalan, pengasapan, fermentasi, penggilingan, pengalengan
Bau, debu tepung
Lain-lain
Rokok, senjata
Spesifik dengan bahan baku dan produk
Dampak Pencemaran Udara
Iritan, iritasi sistem pernafasan : Amonium, NOx Asphyxiant, menghambat proses oksidasi : CO Systemic toxic, gangguan organ : VOC Anaesthetica dan Narcotica, susunan saraf shg terbius : Ether Partikulat, gangguan kesehatan : asbes penyakit pernafasan kronis, terutama bronchitis dan pembengkakan paru-paru : SOx Sistem peredaran darah, system saraf dan system ginjal, fungsi-fungsi reproduksi, endokrin, hati, cardiovascular, kekebalan tubuh dan pencernaan : Pb Dll.
Air Pollutant Effect on Man and his Environment
Damage to Materials (corrosion, abrasion, deposition, direct and indirect chemical attack on the metals, buildings, rubber, paper, leather, dyes, surface coating, etc.) Damage to vegetation (SOx, HF, fluorides, smog, oxidant, NOx, chlorine sprays of herbicide exert toxic on vegetation) Damage to farm animal (Arsenic, lead and fluoride cause damage to livestock by accumulate in vegetation) Darkening of sky and reduction in visibility (particulates in the size range of 0,4-0,9 um) Effect on human health and human activity (respiratory condition like bronchitis, asthma, lung cancer, etc. all of these will be result in decrease in efficiency activity)
Sumber-sumber pencemar ini sangat bervariasi, tetapi dapat digolongkan menjadi 4 macam utama sebagai berikut:
mobile transportation (sumber bergerak) antara lain : kendaraan bermotor, pesawat udara, kereta api, kapal bermotor dan penenganan/evaporasi gasoline) stationary combustion ( sumber tidak bergerak) antara lain: perumahan, daerah perdagangan, tenaga dan pemanasan industri, termasuk tenaga uap yang digunakan sebagai energi oleh industri. industrial processes (proses industri) antara lain: proses kimiawi, metalurgi, kertas dan penambangan minyak) solid waste disposal (pembuangan sampah) antara lain : buangan rumah tangga dan perdagangan, buangan hasil pertambangan dan pertanian, serta Rumah Sakit
Sumber Pencemar
Clasification of air-pollutan ORIGIN Primary pollutant (directly emitted into the atmosphere) •CO, NO2, SO2, HC Secondary pollutant (derived from primary pollutant, due to reactions in atmosphere •O3, PAN, Photochemical smog
Chemical Composition Organic Pollutant : HC, aldehyde, ketones, amine, alcohol, etc
Anorganic Pollutant Carbon compound (C, CO, CO2, etc); Nitrogen compound (NOx, NH3, etc); Shulphur comp. (H2S, SOx, H2SO4); Halogen (HF, HCl) and Oxidizing agent (O3)
State of Matter Gaseous (mixed with air and don’t normally settle out •(CO, NOx, SOx, etc.) Particle (divided solid or liquid/ aerosol): •smoke, fumes, dust, mist, fog, smog, sprayer
Beberapa Parameter Pencemaran Udara
Parameter Pencemar
PARAMETER PENCEMAR
Partikulat
Sumber –sumber Partikulat
Partikulat dapat berbentuk cair, padat dan gas. (partikulat sebagai bahan yang terdispersi, cair atau padat, yang berdiameter antara 0,002 um – 500 um). Partikulat dapat diklasifikasikan secara fisik, kimia dan biologi.
Karakteristik fisik Ukuran :
berukuran antara 0,01 – 100 m( 10000 m).
Mode of formasi :
Dust : partikel padat, berukuran 1 – 10000 um, terjadi dari proses pemotongan batuan, gerinda atau proses penanganan batubara, semen atau tepung. Smoke : partikel padat halus, berukuran 0,5 – 1 um, terjadi dari pembakaran tidak sempurna bahan organik seperti tembakau, batubara dan kayu. Sebagian besar dari bahan karbon dan yang mudah terbakar. Fumes : partikel padat halus, berukuran 0,03 – 0,3 um, seringkali merupakan oksida logam, seperti seng dan timah hitam, terbentuk dari kondensasi uap bahan padatan.
fly ash : halus, merupakan bahan yang tidak terbakar dari hasil pembakaran batu bara. Fly ash, seperti dust karena berukuran 1 = 10000 um, seperti smoke karena dari hasil pembakaran dan seperti fumes karena mengandung logam atau mineral yang tidak ikut terbakar. Mist : partikel cair yang terjadi karena kondensasi uap, dispersi cairan atau reaksi kimia, seperti terjadinya kabut asam sulfur. Berukuran lebih kecil dari 10 um. Jika konsentrasi mist cukup besar untuk dapat dilihat dengan mata, maka disebut sebagai fog. Spray : partikel cair yang terbentuk dari pengatoman cairan, seperti pestisida atau herbisida. Berukuran 10 – 1000 um.
Kecepatan Mengendap :
Partikel tersuspensi berukuran 1 – 20 um, tinggal di udara untuk waktu yang lama dan partikel > 10 um akan mengendap di sekitar sumbernya. Sifat partikel, seperti adsorpsi, absorpsi, chemisorpsi dan adhesi penting untuk partikel berukuran < 0,1 um, yang berhubungan dengan gerak Brown.
Kualitas Optikal :
reduksi jarak pandang merupakan salah satu kerugian yang disebabkan partikulat.
Karakteristik Kimiawi
Bahan organic yang ada di udara : fenol, asam organic dan alcohol. Bahan inorganic yang ada di udara : besi, timah hitam, mangan, seng dan vanadium.
Karakteristik biologi Bahan
biologi yang ada di udara : bakteri, virus, spora, pollen dan lain sebagainya.
Karbon Sumber aktifitas manusia dari transportasi, pembakaran tidak sempurna dan pembuangan sampah.
Karbon Monoksida CO
merupakan gas yang tak berbau, tak berwarna dan tak berasa. Gas ini tinggal di udara sampai 2,5 bulan Sumber : pembakaran sampah, kebakaran hutan, sisa pembakaran batubara dan pembakaran sisa pertanian.
Biasanya karbon monoksida (CO) merupakan hasil pembakaran tak sempurna dari bahan bakar karbon, atau lebih tepatnya, karbon dalam bahan bakar. CO adalah suatu gas tak berbau, tidak berwarna dan akan terbakar dalam udara untuk melepaskan CO2. CO merupakan bahaya terhadap karyawan yang besar karena gas tersebut memiliki afinitas (tertarik pada) bagi hemoglobin sebesar 300 kali dari oksigen, dan sebagai konsekuensi dari eksposur terhadap CO mengakibatkan pergantian oksigen cepat dan ketidakmampuan paru-paru untuk melaksanakan absorpsi oksigen ke dalam darah.
Pembersihan CO: CO dihilangkan dari atmosfer melalui:
Reaksi dengan hidroksil radikal. Dioksidasi dalam lapisan atmosfer oleh oksigen atom guna menghasilkan CO2. CO akan lenyap dalam waktu kira-kira 3 tahun.
Carbon dioksida (CO2) Gas ini adalah hasil dari proses oksidasi lengkap, seperti pembakaran bahan bakar. Gas ini dikeluarkan oleh hewan selama bernafas, selama pembusukan aerobik dari semua bahan organik karbon dan dari oksidasi mineral. Misalnya, batu kapur yangdipanaskan pada suhu tinggi memancarkan karbon dioksidayang menyisakan kapur mentah.
Konsentrasi karbon dioksida dalam atmosfer diperkirakan telah meningkat dari 275 ppm sekitar tahun 1850 menjadi 345 ppm di tahun 1985 dan memberikan sumbangan terhadap pemanasan global sebagai konsekuensi dari “efek rumahkaca”. Secara global, Indonesia menduduki peringkat kesembilan di antara 50 negara yang menghasilkan gas-gas rumah kaca tertinggi pada tahun 1987. Namun, bila diperhitungkan dengan jumlah penduduknya, Indonesia tidak termasuk di antara 50 negara peringkat puncak, di mana emisi per kapita tahunan dari gas-gas rumah kaca adalah 1,5 ton.
Pembersihan CO2: CO2 dihilangkan dari atmosfer melalui:
Konsumsi dalam fotosintesis Reaksi lambat dengan batu silikat batu kapur dan dolomit.
Oksida Sulfur
Oksida sulfur menyebar luas di udara, terdapat dalam bentuk SO, SO2, SO3, SO4, S2O3 dan S2O7. SO2 merupakan gas tak berwarna, tak mudah meledak dan tak mudah terbakar dengan bau belerang, berasa pada konsentrasi 0,3 ppm dan berbau pada konsentrasi 0,5 ppm. Sangat larut dalam air dan diperkirakan diudara 2 – 4 hari dan dapat menyebar sampai jarak 1000 km,. Relatif stabil di udara, SO2 bereaksi sebagai reduktor maupun oksidator, sehingga dapat menghasilkan SO3 , H2SO4 dan garam-garam sulfur. Pembakaran sampah dan bahan bakar fosil menimbulkan > 80% emisi SO2.
Sulfur dioksida
Jumlah emisi dunia sekitar 100 juta ton/tahun. Sulfur dioksida adalah hasil pokok dari pembakaran sulfur (belerang) dalam bahan bakar dan secara langsung hampir proporsional dengan jumlah yang ada dalam bahan bakar. Beberapa bagian dari sulfur dioksida ini, diperkirakan 20% mengandung bahan bakar sulfur rendah tetapi tidak lebih dari 5% dengan bahan bakar sulfur tinggi, dikonversi bentuknya menjadi sulfur trioksida, yang pada gilirannya digabungkan dengan uap air dalam gas cerobong asap, membentuk asam belerang.
Pembersihan SO2: SO2 dihilangkan dari atmosfer dalam waktu sekitar 43 hari. penghilangan SO2 sebagai berikut: SO2 + O2 SO3 + H2O H2SO4 + NH3, Lime amonia sulfat, kalsium sulfat SO2 + NH3, langsung kalsit kapur Oksidasi sulfit sulfat (presipitat)
Oksida Nitrogen Oksida
nitrogen (NOx) terdapat dalam bentuk NO, NO2, N2O, N2O3, N2O4 dan N2O5. NO dan NO2 merupakan bentuk yang sangat penting dalam pencemaran udara. Lebih berat dari udara dan larut di dalam air membentuk asam-asam nitrit dan oksida nitrogen. Sumber antara lain pembakaran bahan bakar minyak dan pembakaran sampah.
Nitrogen oksida dibentuk dalam konsentrasi 200–600 ppm dalam cerobong asap dari hampir semua proses pembakaran. Ini merupakan susunan yang sama dengan sulfur oksida dalam bahan bakar sulfur yang lebih rendah. Mereka melakukan pelanggaran yang lebih sedikit walaupun mungkin tidakkurang berbahayanya daripada sulfur dioksida, karena oksida dari nitrogen merupakan penyumbang utama asbut fotokimia.
Oksida dari nitrogen adalah polutan gas utama dari gas yang dibakar unit pembangkit tenaga. Pembersihan NOx:
Asam
nitrik bila terbentuk bereaksi dengan amonia atau kapur à amonia nitrat atau kalsium nitrat.
Hidrokarbon
Metan. Metan dianggap sebagai gas yang secara relatif tidak berbahaya, sering ditemukan di pertambangan dan dipancarkan dari penguraian anaerobik bahan organik, seperti pupuk. Dalam konsentrasi tinggi ia akan berlaku sebagai suatu asphyant, sedangkan jika bercampur dengan udara menjadi eksplosif. Metan dianggap menjadi penyumbang besar terhadap pemanasan global dan meningkat dari 0,7 ppm sekitar tahun 1850 menjadi 1,7 ppm pada tahun 1985 (lihat Gambar 2.5).
Hidrokarbon non metan. Sisa
hidrokarbon yang volatil dikelompokkan bersama dan disebut “hidrokarbon nonmetan” dan penting dalam pencemaran udara karena tidak seperti halnya metan, yang secara relatif stabil, dapat diserang oleh oksidan dalam atmosfer danakan ikut serta dalam reaksi-reaksi fotokimia.
Pembersihan hidrokarbon: Hidrokarbon dihilangkan melalui serangkaian reaksi fotokimia.
CFC
CFC adalah gas yang sangat stabil yang digunakan secara luas di seluruh dunia sebagai refrigeran (pendingin) dan hingga akhir-akhir ini, sebagai pressure pack propellant, tiupan busa (foam blowing), cuci kering (drycleaning) dan di industri elektronik. Suatu kelompok bahan kimia sejenis yang disebut “halon” digunakan dalam alat pemadam kebakaran. Tidak ada reaktan yang dikenal untuk CFC dalam troposfir, oleh karena itu CFC tinggal di dalam troposfir selama 50–100 tahun, lambat-laun naik ke stratosfir dimana, dengan fotolisis, mereka gagal melepaskan atom khlorin yang sangat reaktif. CFC dianggap bertanggungjawab atas penipisan ozon di dalam stratosfir.
CFC merupakan penyumbang besar terhadap pemanasan global dan konsentrasi CFC dalam troposfir telah meningkat dari yang hampir nol menjadi hampir satu bagian per milyar selama 50 tahun terakhir ini. Sifat dan tingkat keprihatinan yang dialamatkan pada CFC membutuhkan dilaksanakannya perjanjian lingkungan internasional, dan hingga Maret 1985 49 negara telah menyatakan persetujuannya dalam sebuah sidang PBB dalam rangka melindungi lapisan ozon. “Protokol Montreal” ini, yang dirunding ulang pada tahun 1990, menuntut dihentikannya penggunaan khlorokarbon dan fluorokarbon tertentu pada akhir abad ini dan memberikan bantuan kepada negara-negara berkembang dalam melaksanakan transisi ini. Melalui tindakan seperti pemulihan dan pendauran ulang CFC spesifik, hasilnya sudah sangat cepat, dengan tingkat target CFC yang secara dramatis berkurang sejak dilaksanakannya sidang ini.
Pb
Pb telah lama digunakan sebagai zat tambahan berupa TEL (Tetra ethyl Lead) dengan rumus kimianya (C2H5)4Pb, untuk meningkatkan kadar oktan bensin. Dengan demikian Pb hanya ditemukan pada sisa pembakaran bahan bakar bensin. TEL merupakan senyawa garam metalorganik yang tercampur dalam bensin dan ikut terbakar. Pada saat pembakaran, TEL tersebut mengalami dekomposisi secara termis membentuk oksida Pb dengan mekanisme sebagai berikut: PbO
+ OH- PbO(OH) PbO(OH) + OH- PbO2 + H2
Bahan bakar bensin mengandung 2,5 sampai ml Pb setiap gallonnya. Pb yang tersebar diudara bila terhisap hidung, 70% diantaranya akan bersarang dalam jaringan tubuh. Serbuk Pb yang halus itu (penampangnya kuranglebih 1 mikron), bila terhirup keadalam paru-paru akan menyebar keseluruh jaringan tubuh melalui pembuluh darah. Sedangkan yang masuk tubuh melalui makanan dan minuman paling banyak 25% yang tertinggal.
Di Jakarta, pencemaran logam berat Pb makin serius dan di beberapa tempat sudah melebihi ambang batas yang ditetapkan. Pada tahun 1988 emisi Pb di Jakarta mencapai 1,6 ton per hari. Sedangkan konsentrasi Pb di Jakarta mencapai 2 µg/m³ (dengan baku mutu 0,06 µg/m³). Jumlah ini akan diperkirakan meningkat terus sejalan dengan pertambahan jumlah kendaraan bermotor yang berkisar antara 4–10% per tahun. Pembukaan terhadap timbal dalam jumlah yang terlalu besar dapat menggangu kesehatan, khususnya berkaitan dengan pengembangan intelek anak-anak kecil. Dampak tingkat Pb yang tinggi terhadap tumbuhtumbuhan dan binatang belum diteleti secara seksama, dan belum ada pengertian yang baik mengenai ini.
