PROSIDING SEMINAR NASIONAL SAINS DAN PENDIDIKAN SAINS VII UKSW
PERANCANGAN DETEKTOR ASAP SEDERHANA UNTUK MENJAGA KESEHATAN SISTEM PERNAPASAN MASYARAKAT Satriya Ary Hapsara1,2*, Umi Muflihatun Nurul Azizah2, Yodhi Anggara P2, Yospina Reru1,2 1 Program Studi Fisika,Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana 2 Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Sains Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana *Email :
[email protected]
LATAR BELAKANG Di belahan dunia, terdapat sejumlah gunung – gunung berapi yang tidak aktif, yang kemudian aktif, yang kemudian aktif karena adanya aktivitas pergeseran lempeng bumi. Hal ini tidak dapat dipungkiri karena Indonesia merupakan salah satu negara yang terdiri dari banyak gunung berapi, disamping Jepang, New Zealand, Italia, Hawai dan Filipina. Berikut disajikan prosentase penyebaran gunung berapi didunia (Geologi Lingkungan1, 2003) dalam Tabel 1
Tabel 1. Prosentase penyebaran gunung berapi di dunia No. Negara / Daerah Prosentase (%) 1 Indonesia 99 2 Solomon 95 3 Guenia Baru 90 4 Italia 41 5 Islandia 39 6 Negara Pasifik 03 7 Dataran Rendah 01 Viktoria Sekalipun di daerah gunung berapi, bukan alasan bahwa masyarakat tidak membangun pemukiman sebagai tempat tinggal tetap disekitarnya. Pada kenyataannya, banyak 100
PROSIDING SEMINAR NASIONAL SAINS DAN PENDIDIKAN SAINS VII UKSW masyarakat Indonesia yang membangun pemukiman di kawasan gunung berapi. Hal tersebut bisa disebabkan karena material letusan gunung berapi yang terbentuk setelah terjadinya letusan gunung berapi sangat berguna dalam pengelolaan bidang pertanian, khususnya kesuburan tanah pertanian. Hal ini diperkuat dengan pendapat para pakar tanah yang menyatakan bahwa material letusan gunung berapi merupakan bahan yang kaya akan unsur pupuk (P, K, Ca, dan Mg). Pada hari kamis (3/2/1993) pukul 03.50 WIB, gunung Semeru, gunung tertinggi di pulau Jawa memuntahkan lavanya. Menurut Pos Vulkanologi (Surya, 4 februari 1994) material yang dimuntahkan mencapai volume 4 juta meter kubik. Berdasarkan hasil analisis Direktorat Vulkanologi (1979) terhadap material letusan gunung Semeru dapat dikonversikan terhadap nilai setara (ekivalen) pupuk yang disajikan dalam Tabel 2 (Geologi Lingkungan1, 2003) Tabel 2. Banyaknya pupuk yang terkandung dalam material letusan Semeru sebanyak 4 juta meter kubik
No Pupuk 1 2 3 4
TSP KCl Kiserit Kapur
Jumlah
Harga Satuan
Harga
9.77771 126.671 197.714 743.228 Harga Total
Rp. 450, 00 Rp. 500, 00 Rp. 1.000, 00 Rp. 200, 00
Rp. 4.399.650, 00 Rp. 63.335.500, 00 Rp. 197.714.000, 00 Rp. 148.657.600, 00 Rp. 415.106.750, 00
Dari data diatas setidaknya memberikan bukti bahwa material letusan gunung berapi sangat bermanfaat dalam pengelolaan kesuburan tanah pertanian. Namun hasil dari abu vulkanik gunung berapi tidak hanya memberikan keuntungan seperti yang disebutkan diatas, berikut jenis parameter pencemar udara didasarkan pada baku mutu udara ambien menurut Peraturan Pemerintah Nomor 41 tahun 1999, meliputi ( http://chem-is-try.org2) :
• • • • • • •
Dari parameter pencemar udara tersebut, senyawa kimia fase gas yang terkandung dalam abu vulkanik hasil letusan gunung berapi adalah Sulfur Dioksida (SO2) dan Karbon Monoksida (CO) ( 3 http:heniputra.com ). dari sumber netral ( Wikipedia.org4 ) disebutkan bahwa, gas yang dihasilkan berupa Hidrogen Sulfida (H2S) dan Nitrogen Dioksida (NO2). Makalah ini hanya membatasi fokus masalah pada kandungan gas yang terdapat pada abu vulkanik. Karena senyawa kimia dalam fase gas ini lebih muah dihirup dans ulit untuk di deteksi kecuali dengan teknologi khusus. Berikut dijelaskan dampak senyawa kimia dalam fase gas yang berdampak buruk terhadap kesehatan manusia ( 5 http://rachmariska.wordpress.com ) Tujuan dan Manfaat Gagasan dari ide detektor asap ini sendiri bertujuan untuk mendeteksi adanya polutan yang diakibatkan oleh letusan gunung berapi. Udara yang tercemar polutan hasil dari letusan gunung berapi akan dengan mudah dihirup oleh masyarakat sekitar dan memiliki dampak buruk untuk kesehatan masyarakat sekitar. Manfaat dari ide ini dapat dimanfaatkan sebagai tanda bahaya pencemaran udara dan memberikan kontribusi keamanan kesehatan sistem pernapasan kepada masyarakat yang menetap di kawasan gunung berapi. TEORI Dampak senyawa kimia fasa gas yang dihasilkan ole abu vulkanik terhadap kesehatan masyarakat :
101
Sulfur Dioksida (SOx) Karbon Monoksida (CO) Ozon (O3) Haidro karbon (HC) PM 10, Partikel debu (PM 2,5) TSP (debu) Pb (Timah Hitam)
PROSIDING SEMINAR NASIONAL SAINS DAN PENDIDIKAN SAINS VII UKSW Sulfur Oksida (SOx). Berpengaruh pada iritasi sistem pernapasan. Beberapa penelitian menunjukkan iritasi tenggorokan dapat terjadi jika kadar Sulfur Dioksida lebih besar dari 5 ppm. Individu yang sangat sensitif dapat terjadi pada kadar 1 – 2 ppm. Berbahaya bagi kesehatan terutama terhadap orang tua dan penderita yang mengalami penyakit kronis pada sistem pernafasan kardiovaskular.
Nitrogen Dioksida (NO2). Kadar NO2 yang lebih tinggi dari 100 ppm dapat mematikan sebagian besar binatang percobaan dan 90% dari kematian tersebut disebabkan oleh gejala pembengkakan paru – paru ( edema pulmonary ). Terhadap manusia sendiri dapat mengakibatkan kesulitan bernafas pada kadar 5 ppm – 10 ppm. Tabel 3 menjelaskan tentang pengaruh pencemaran udara, terutama komponen yang terdapat pada abu vulkanik yang didasarkan pada ISPU (Indeks Standar Pencemar Udara) (rachmariska.wordpress.com).
Karbon Monoksida (CO). Dapat mengakibatkan turunnya berat janin dan meningkatkan jumlah kematian bayi serta kerusakan otak
Tabel 3. Pengaruh Indeks Standar Pencemar Udara Kategori
Rentang (ppm)
Karbon Monoksida
Nitrogen Dioksida (NO2)
Sulfur Dioksida (SO2)
Baik
0 – 50
Tidak ada efek
Sedikit berbau
Luka pada beberapa spesies tumbuhan akibat kombinasi SO2*
Sedang
51 – 100
Perubahan kimia darah tapi tidak terdeteksi
Berbau
Luka pada beberapa spesies tumbuhan*
Peningkatan pada kardiovaskular pada perokok yang sakit jantung
Bau dan kehilangan warna, peningkatan reaktifitas pembuluh tenggorokan pada penderita asma
Tidak Sehat
101 – 199
Sangat Tidak Sehat
200 – 299
Berbahaya
> 300
Meningkatnya kardiovaskular pada orang bukan perokok yang berpenyakit jantung, dan akan tampak beberapa kelemahan yang terlihat
Meningkatnya sensitifitas pasien yang berpenyakit asma dan bronkitis
Meningkatnya kerusakan tanaman*
Meningkatnya sensitifitas pada pasien asma dan bronkas
Tingkat bahaya bagi semua populasi
Detektor Asap Detektor asap merupakan piranti yang berfungsi untuk mendeteksi adanya asap.
Detektor terdiri atas LDR (Light Dependent Resistor) dan diode yang peka cahaya yaitu LED (Light Emitting Diodes). Pada detektor 102
PROSIDING SEMINAR NASIONAL SAINS DAN PENDIDIKAN SAINS VII UKSW asap dilengkapi dengan alarm sehingga kita dapat mengetahui tingkat pencemaran asapnya. Namun, pada makalah ini kami tidak menggunakan alarm, karena rangkaian yang kami buat merupakan ide dasar untuk pembuatan detektor asap yang lebih kompleks. Fungsi alarm ini kami gantikan dengan Voltmeter (alat pengukur tegangan). METODOLOGI Berikut rangkaian sederhana
dari
detektor
LDR
asap
+9 Volt
+9 Volt LED
R = 1kΩ R = 1kΩ
ground
Gambar 1
Pada percobaan yang kami laksanakan. Kami gunakan asap rokok yang ditiupkan ke arah LED. Intensitas cahaya akan segera terbaca oleh LDR yang ditunjukkan dari hasil pengukuran Voltmeter. Hasil pengukuran Voltmeter ketika menggunakan asap rokok sangatlah kecil, sebab asap rokok yang dihasilkan tidak terlalu pekat. Oleh karena itu, indikator kepekatan dari asap ini kami gantikan dengan lipatan kertas. Tebal lipatan kertas dianalogikan dengan kepekatan asap. Tampak bahwa hasil pengukuran tegangan semakin besar pula (terlampir dalam Hasil). Hasil dari pengukuran tegangan yang dihasilkan dapat dilihat dibawah ini : Hasil Percobaan 1 Menggunakan asap rokok. Hasil pengukuran tegangan mendekati 0 Volt. Hal ini disebabkan karena kepekatan asap rokok dalam satu kali hembusan dan dua kali hembusan pada Voltmeter tidak menunjukkan hasil yang signifikan. Karena asap sangat cepat berhambur dengan udara. Percobaan 2 Menggunakan analogi lipatan kertas
Lipatan ke 0 1 2 3 4
HASIL & PEMBAHASAN Cara Kerja Alat Detektor asap dirangkai seperti pada gambar.1 diatas. LED yang bernyala dan LDR saling dihadapkan. LED ditutup dengan corong hitam supaya cahaya terfokus ke LDR, begitu pula dengan LDR. Ketika asap timbul, asap akan memasuki corong dan (cahaya dari) LED akan tertutupi oleh asap sehingga intensitas cahaya menjadi berkurang dan LDR akan menangkap intensitas cahaya tersebut. Tanggapan dari LDR berupa bunyi alarm. Tapi pada rangkaian yang kami buat, kami gunakan hasil dari pengukuran Voltmeter.
Lipatan kertas dianalogikan sebagai kepekatan asap. Tampak bahwa, semakin banyak lipatan kertas nilai tegangan semakin tinggi. Sehingga Inilah yang menjadi ide dasar kami untuk membuat detektor asap yang lebih kompleks untuk KESIMPULAN Kesehatan merupakan faktor penting sebagai penunjang kualitas hidup seseorang. Gangguan kesehatan tidak hanya disebabkan oleh faktor gizi yang ditentukan dari makanan yang dikonsumsinya. Tetapi bisa juga karena 103
Pengukuran Tegangan 0, 3 Volt 0, 66 Volt 0, 718 Volt 0, 8 Volt 0, 863 Volt
PROSIDING SEMINAR NASIONAL SAINS DAN PENDIDIKAN SAINS VII UKSW adanya pencemaran lingkungan, dan yang paling banyak ditemui adalah pencemaran udara, yang disinggung dalam makalah ini adalah pencemaran udara karena abu vulkanik akibat aktivitas gunung berapi. Masyarakat disekitar gunung berapi aktif akan sering menghirup abu vulkanik yang mengandung senyawa – senyawa kimia dalam fasa gas yang amat berbahaya, seperti sulfur dioksida ( SO2 ), karbon monoksida ( CO ), hydrogen sulfide ( H2S ) dan nitrogen dioksida ( NO2 ). Senyawa – senyawa kimia tersebut yang terkandung dalam abu vulkanik dapat dihirup pada ambang batas tertentu (skala tertentu). Namun, masyarakat disekitar gunung berapi tidak dapat menentukan pada ambang batas berapa abu vulkanik dapat dihirup. Maka dengan detektor yang lebih kompleks dapat diketahui tingkat pencemaran yang membahayakan kesehatan sistem pernafasan.
104
