buku ajar pencemaran udara

Mata Kuliah : Pencemaran Udara SKS : 2 Semester : V Program Studi : Teknik Lingkungan

Disusun Oleh : Haryono S Huboyo M.Arief Budihardjo

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG 2008

A.TINJAUAN MATA KULIAH 1.Deskripsi Singkat Mata Kuliah Pencemaran Udara merupakan mata kuliah wajib bagi mahasiswa

program strata 1 (S-1) semester IV Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik

Universitas Diponegoro. Mata Kuliah ini berkaitan dengan mata kuliah sebelumnya

yaitu Satuan Operasi, Mekanika Fluida dan Termodinamika. Mata kuliah ini

menjadi pengantar untuk memahami mata kuliah manajemen rekayasa

lingkungan, pemantauan dan analisis kualitas udara dan pencemaran udara dalam

ruang. Didalamnya dibahas tentang konsep dari pencemaran udara, sumber-

sumber pencemar, perilaku udara, efek dari zat pencemar terhadap lingkungan,

pengaruh, meteorology terhadap penyebaran polutan, model penyebaran dan

transport polutan, cara pengambilan sampel kualitas udara, monitoring kualitas

udara, teknik kontrol pencemaran udara dan alat-alat yang digunakan untuk

mengontrol pencemaran udara.

2. Relevansi ( Kegunaan) Dalam merancang pengelolaan kualitas lingkungan, pengelolaan kualitas udara

termasuk dalam parameter penting yang harus ditinjau. Berbagai aktivitas manusia

baik di dunia industri, perdagangan maupun domestik banyak yang mengemisikan

polutan udara. Untuk itu perlu dikaji oleh mahasiswa tentang besaran pencemaran

udara yang ditimbulkan. Identifikasi pencemar merupakan langkah awal dalam

pengelolaan kualitas udara ini. Tentunya pemahaman tentang klasifikasi

pencemar, transport dan transformasi pencemar menjadi pengetahuan yang wajib

dimiliki pada awal perkuliahan.

Di dunia nyata, faktor meteorologis biasanya sudah tersedia oleh BMG, sehingga

dengan pemahaman tentang faktor ini akan mempermudah tentang analisis

kualitas udara. Monitoring sampel udara dan pemodelan pencemaran udara perlu

dikuasai untuk memahami analisis distribusi pencemaran sebagaimana dalam

perkiraan dampak terhadap kesehatan (mata kuliah Ekotoksikologi dan

Pencemaran). Langkah-langkah pengendalian (basah-kering) menjadi keahlian

yang wajib dimiliki untuk melakukan analisis terhadap pemenuhan baku mutu dan

dampak kesehatan.

3.1 Standar Kompetensi Mata kuliah ini mendukung pencapaian kompetensi dalam sikap dan perilaku

berkarya dalam struktur kurikulum Jurusan Teknik Lingkungan FT Undip.

Diharapkan mahasiswa yang telah menempuh kuliah ini akan mampu berpikir

kritis, mandiri, kreatif, inovatif dan tanggap terhadap lingkungan.

3.2 Kompetensi Dasar (Tujuan Instruksional Umum) Setelah menyelesaikan perkuliahan ini, mahasiswa akan mampu menggambarkan

fenomena pencemaran udara, menjelaskan aspek dasar meteorologi dalam

fenomena pencemaran udara menggambarkan isu monitoring pencemaran udara

menginventarisasi berbagai metode pengendalian pencemaran udara.

3.3 Indikator Indikator keberhasilan mahasiswa dalam setiap pertemuan/bahasan adalah akan

dapat :

isu pencemaran udara terkini serta manfaat dan relevansi pencemaran udara di bidang teknik lingkungan.

menerangkan jenis-jenis pencemar partikel serta perilaku zat pencemar gas dan partikel di atmosfer

dampak keberadaan zat pencemar di udara terhadap cuaca, ekologi berbagai standar peraturan pencemaran udara (regional, nasional dan

internasional)

analisis sumber pencemar udara serta levelnya, inventory emisi dan kontribusi

meteorologi udara di troposfer, microscale, mesoscale, macroscale pencemaran udara

pengertian transport, dispersi, transformasi, model dispersi

kedudukan monitoring dalam manajemen kualitas udara (skala mikro, meso dan makro)

kedudukan pengendalian dalam manajemen kualitas udara serta distribusi polutan dan gas pembawa

metode pengendalian kering (settler, cyclone, EP, fabric filter) metode pengendalian basah (wet scrubber) metode pengendalian lain (absorpsi, adsorpsi, insinerasi)

B.POKOK BAHASAN I KARAKTERISTIK ATMOSFER DAN FENOMENA PENCEMARAN UDARA

I.1 SUB POKOK BAHASAN KARAKTERISTIK ATMOSFER DAN PERANANNYA

1.1 Pendahuluan 1.1.1. Deskripsi Singkat

Menjelaskan tentang komposisi bumi secara garis besar dan detail deskripsi

atmosfer yang meliputi komposisi, struktur vertikal serta manfaatnya.

1.1.2. Relevansi

Di dalam menganalisis perilaku pencemar dari permukaan bumi hingga ke receptor

serta model di atmosfer dibutuhkan pengetahuan tentang prinsip dasar atmosfer

ini. Untuk pengendalian pencemaran dan penilaian dampak kesehatan terhadap

fungsi ekologi terutama manusia, manfaat atmosfer bisa menjadi bahan

pertimbangan kebijakan pengendalian yang disusun. Sub pokok bahasan ini

merupakan dasar bagi semua mata kuliah yang berhubungan dengan pencemaran

udara di tingkat lanjut.

1.1.3.1 Standar Kompetensi

Dengan diberikannya prinsip-prinsip dasar pengetahuan tentang atmosfer dan

manfaatnya ini maka diharapkan mahasiswa memperoleh standar kompetensi

dalam sikap dan perilaku berkarya (berpikir kritis, mandiri, kreatif, inovatif dan

tanggap terhadap lingkungan) melalui diskusi tugas fenomena atmosfer,

presentasi studi manfaat atmosfer dan tugas mandiri tentang inventarisasi

kebijakan dunia demi konservasi atmosfer.

1.1.3.2. Kompetensi Dasar

Setelah menyelesaikan perkuliahan ini, mahasiswa akan mampu menggambarkan

fenomena atmosfer dan menjelaskan manfaat keberadaan atmosfer bagi

kehidupan di dunia.

1.2. Penyajian 1.2.1. Uraian

Komposisi Lapisan Bumi Bumi dapat dianggap terdiri dari lima bagian: yang pertama, atmosfer, berupa gas;

yang kedua, hidrosfir, berupa cairan; yang ketiga, keempat, dan kelima, litosfir,

mantel dan inti, sebagian besar berupa bahan padat. Walaupun komponen-

komponen ini dihubungkan dengan secara terpisah dalam sesi ini, mereka masing-

masing membentuk sebuah komponen dari sebuah sistem interaktif.

Atmosfer adalah lapisan luar yang mengelilingi badan planet yang padat. Meskipun

atmosfer memiliki ketebalan lebih dari 1100 km sekitar setengah dari massanya

dikonsentrasikan dalam kerendahan 5,6 km. Litosfir, utamanya terdiri dari kerak

bumi yang dingin, keras dan berbatu, membentang hingga kedalaman sekitar 100

km. Hidrosfir adalah lapisan air yang dalam permukaan Bumi. Mantel dan inti

merupakan bagian dalam bumi yang berat, yang membentuk sebagian besar

massa Bumi.

Bumi adalah planet ketiga dari Matahari dari mana bumi menerima hampir semua

tenaganya. Dikarenakan oleh atmosfernya, bumi merupakan satu-satunya planet

yang diketahui mempunyai kehidupan, walaupun sebagian dari planet-planet

lainnya memiliki atmosfer dan mengandung air.

Kondisi iklim ambien di bumi merupakan hasil dari sejumlah gerakan menuju ruang

angkasa. Bumi beserta satelitnya, bulan, juga bergerak bersama-sama dalam

sebuah orbit berbentuk ellips mengelilingi matahari. Bumi berputar pada porosnya

dari barat ke timur satu kali setiap kira-kira 23 jam 56 menit.

Selain dari gerakan-gerakan primer ini, ada komponen-komponen total gerakan

bumi yang lainnya. Mereka meliputi :

Perubahan waktu siang dan malam (dari timur ke barat); dan Perputaran poros bumi, sebuah variasi periodik dalam iklinasi poros bumi yang disebabkan oleh tarikan gravitasi matahari dan bulan.

Karena kemiringan poros bumi yang menuju ke orbitnya sebesar 23o, maka

tampaknya ini yang menyebabkan matahari bergerak antara 23o lintang utara

dan 23 o lintang selatan. Ini cenderung mengakibatkan pengalaman-pengalaman

musim di berbagai tempat di atas permukaan bumi.

Litosfir Di atas litosfir terletak atmosfer dan hidrosfir, atau air laut. Di bawahnya terletak

Atmosfer, lapisan bergerak yang secara realtif sempit dan padat, dalam mantel

atas.

Ahli Geologi membedakan sekitar 12 lempengan litosfir besar dan sejumlah besar

lempengan atmosfer kecil. Gerakan antara lempenganlempengan terjadi

disepanjang zona yang relatif sempit di mana kekuatan tektonik lempengan berada

dalam kondisi paling aktif. Adalah zona ini, disepanjang mana diketemukan

mayoritas sangat besar kegiatan volkanik dan seismik di bumi.

Sementara itu litosfir termasuk tanah dan segala kandungannya, mineral-mineral

yang digunakan oleh manusia dan ciri-ciri kegiatan gunung berapi di kawasan

rawan, atmosfer yang mendasarinya dipercayai terdiri dari bahan setengah lebur

dan panas yang dapat melunak dan mengalir setelah diarahkan ke suhu dan

tekanan tinggi selama masa geologis.

Hidrosfir Hidrosfir terdiri utamanya dari lautan, tetapi termasuk seluruh permukaan air di

dunia, meliputi lautan pedalaman danau, sungai, dan air bawah tanah. Uap air

dalam jumlah besar juga pernah ada di dalam atmosfer.

Atmosfer Atmosfer merupakan campuran gas yang melingkungi setiap benda yang

berhubungan dengan angkasa (seperti Bumi) yang memiliki medan gravitasi

kekuatan cukup untuk mencegah agar gas tidak lolos. Atmosfer adalah lapisan gas

yang menyebar dari permukaan lahan ke puncak atmosfer.

Banyak wilayah beriklim sedang yang mengalami 4 musim iklim berbeda, yang

ditentukan oleh posisi bumi dalam orbitnya mengelilingi Matahari. Keempat musim

tersebut, yaitu musim dingin, semi, panas, dan musim gugur digambarkan melalui

perbedaan-perbedaan dalam suhu rata-rata dan panjangnya siang hari.

Penyebaran polutan dalam atmosfer bervariasi tergantung pada musim di

sebagian besar daerah.

Musim-musim terjadi karena poros bumi yang miring sehubungan dengan bidang

orbitnya mengelilingi matahari. Oleh karena itu Kutub Utara dan Kutub Selatan

masing-masing contong ke arah matahari mengalami siang lebih lama, lebih

banyak sinar matahari dan dianggap sedang mengalami musim panas. Belahan

bumi yang miring menjauhi matahari mengalami suhu rendah, siang yang lebih

pendek dan sedang mengalami musim dingin. Oleh karena itu musim panas

dibelahan bumi utara sama dengan musim dingin di belahan bumi selatan.

Perubahan-perubahan suhu dan panjangnya siang hari yang menyertai perubahan

musim adalah sangat berlainan di garis lintang yang berbeda. Di kutub, musim

panas adalah siang yang panjang dan musim dingin adalah malam yang panjang.

Sebaliknya, didekat khatulistiwa, siang dan malam masing-masing tetap sekitar 12

jam lamanya di sepanjang tahun. Perubahan lebih jauh dalam hasil pemanasan

adalah karena tebalnya atmosfer melalui mana sinar matahari harus lewat

sehubungan dengan sudut insidennya.

Komposisi Atmosfer Unsur-unsur pokok atmosfer bumi adalah nitrogen (78%) dan oksigen (21%). Gas-

gas atmosfer dalam sisanya yang 1% adalah argon(0,9%), karbondioksida

(0,03%), uap air dalam jumlah yang bervariasi, serta sejumlah sangat kecil dari

hidrogen, ozon, metan, karbonmonoksida, helium, neon, kripton, dan xenon.

Unsur-unsur pokok ini lebih lanjut ditunjukkan dalam tabel 1.1 dan 1.2 di bawah.

Struktur vertikal atmosfer Studi mengenal sampel udara menunjukkan bahwa hingga ketinggian 90 km di

atas permukaan laut, komposisi atmosfer sebenarnya sama seperti permukaan

tanah. Homogenitas relatif ini dipertahankan oleh gerakan terus-menerus yang

dihasilkan oleh arus atmosfer yang mencegah kecenderungan gas-gas berat

mengendap di bawah gas-gas ringan.

Tabel 1.1 Gas-Gas Permanen Yang Menyatukan Atmosfer

Gas Permanen Berat Molekuler % Dari Volume Nitrogen (N2) 28,016 78,110 + 0,004 Oksiigen (O2) 31,999 20,953 + 0,001 Argon (Ar) 39,942 0,934 + 0,001 Neon (Ne) 20,192 (18,18 + 0,01) * 10-4 Helium (He) 4,003 (5,24 + 0,04) * 10-4 Kripton (Kr) 33,800 (1,14 + 0,01) * 10-4 Xenon (Xe) 131,300 (0,087 + 0,001) * 10-4 Hidrogen (H2) 2,016 0,5* 10-4 Metan (CH4) 16,043 2 * 10-4 Nitrogen Oksida (N2O) 44,105 (0,5 + 0,1) * 10-4

Tabel 1.2 Gas-Gas Variabel Yang Membentuk Atmosfer

Gas Variabel % Dari Volume Uap (H2O) 0 hingga 0,7

Karbondioksida (CO2) 0,032 Ozon (O3) 0 hingga 0,01

Sulfur Dioksida (SO2) 0 hingga 0,001 Nitrogen Dioksida (NO2) 0 hingga 0,000002

Berdasarkan pada suhu, Atmosfer terdiri dari sejumlah lapisan sebagaimana

ditunjukkan dalam gambar 1.1 di bawah ini.

Gambar 1.1 Lapisan Atmosfer dan Gradasi Suhu

(sumber : www.physics.isu.edu/.../kmdbbd/unit1_images.htm, Idaho State University Weather

and Climate)

Dalam lapisan terendah, yaitu troposfir, biasanya suhu menurunkan ke atas pada

tingkat kecepatan sekitar 5,5 oC per 1000 m. Ini merupakan lapisan di mana terjadi

sebagian besar awan dan cuaca sebagaimana kita mengalaminya di bumi.

Troposfir terbentang hingga sekitar 16 km di daerah tropis ( hingga suhu sekitar

79oC) dan hingga sekitar 9,7 km dalam garis lintang cuaca sedang (hingga suhu

sekitar 5 o C). Diatas troposfir terletak stratosfir. Di dalam stratosfir lebih rendah,

secara praktis sehunya lebih konstan atau sedikit naik seiring dengan

ketinggiannya, terutama di atas daerah tropis. Di dalam lapisan ozon suhu naik

dengan lebih cepat, dan permukaan laut, hampir sama dengan suhu di permukaan

bumi lapisan dari 50 hingga 80 km, disebut mesosfir, dan digambarkan oleh

tajamnya penurunan dalam suhu ketika ketinggiannya naik.

Dari penyelidikan-penyelidikan mengenai penyebarluasan dan refleksi gelombang

radio diketahui bahwa mulai pada ketinggian 80 km, radiasi ultraviolet, sinar - x,

dan hujan elektronik dari matahari mengionisasi beberapa lapisan atmosfer,

menyebabkan mereka menghantarkan listrik, lapisan-lapisan ini memantulkan

gelombang radio dari frekuensi tertentu kembali ke bumi. Karena konsentrasi ion

yang secara relatif tinggi dalam udara di atas 80 km, maka lapisan ini yang

membentang ke suatu ketinggian sebesar 640 km, disebut ionosfir. Ini juga disebut

termosfir, karena suhunya yang tinggi dalam lapisan ini (naik sekitar 1200o C pada

sekitar 400 km). Daerah dibawah ionosfir disebut eksosfir, yang membentang ke

sekitar 9600 km, batas luar dari atmosfer.

Manfaat atmosfer Atmosfer melakukan sejumlah fungsi kritis dalam pelestarian kehidupan di bumi.

Mereka termasuk :

Melindungi bumi dari radiasi sinar matahari

Lapisan atmosfer dari 19 hingga 48 ke atas mengandung lebih banyak ozon,

yang dihasilkan oleh tindakan radiasi ultraviolet matahari. Lapisan ozon ini

mulai diperdulikan pada awal tahun 1970-an ketika diketemukan bahwa

bahan kimia yang dikenal sebagai khlorofluorokarbon (CFC), atau

khlorofluorometan , naik ke dalam atmosfer dalam jumlah besar.

Kepedulian ini berpusat pada kemungkinan bahwa senyawa-senyawa ini

melalui tindakan sinar matahari, dapat menyerang secara fotokimia dan

menghancurkan ozon stratosfir, yang melindungi permukaan bumi dari radiasi

ultraviolet yang berlebihan. Efek ini telah dibahas secara detil pada sesi

sebelumnya.

Air yang berpindah dari permukaan laut ke atmosfer dan daratan,

sebagaimana terlihat dalam siklus hidrologis

Gerakan air yang berkesinambungan antara bumi dan atmosfer dikenal

sebagai siklus hidrologis. Dibawah sejumlah pengaruh, dimana panas cukup

dominan, air diuapkan dari permukaanair dan daratan dan dilepaskan dari

sel-sel hidup. Uap ini bersirkulasi melalui atmosfer dan dijatuhkan dalam

bentuk hujan, atau salju.

Sebagai sumberdaya alam yang dibutuhkan untuk pernafasan dan

pertumbuhan

Pencemaran atmosfer oleh limbah atau produk samping gas, cairan atau

bahas padat yang dapat membahayakan kesehatan manusia dan kesehatan

serta kesejahteraan tanaman dan hewan, atau dapat menyerang bahan-

bahan, menurunkan daya penglihatan, atau menghasilkan bau-bau yang tidak

dikehendaki

Konsentrasi tinggi bahan-bahan berbahaya dalam kawasan pencemaran

yang tinggi dan, di bawah kondisi yang parah, dapat mengakibatkan luka-luka

dan bahkan kematian. Efek-efek eksposur jangka panjang pada konsentrasi

rendah tidak dapat dipastikan dengan baik, namun mereka yang paling

beresiko adakah anak-anak, orang tua, perokok pasif, pekerja yang

pekerjaannya memaksa mereka berhadapan dengan bahan-bahan beracun,

dan orang-orang yang sakit jantung dan paru-paru. Efek buruk pencemaran

udara lainnya adalah cedera potensial pada hewan ternak dan tanaman

pangan.

Untuk pencemaran udara, sebuah hubungan dose-response lazimnya

digunakan untuk menghubungkan perubahan-perubahan dalam tingkat

pencemaran ambien dengan hasil-hasil kesehatan. Studi bank dunia baru-

baru ini di Jakarta (Ostro 1994) dilakukan untuk mengestimasikan hubungan

dose-response guna memperkirakan hasil-hasil kesehatan di akarta.

Sebagai perantara emisi

Konsentrasi polutan turun oleh percampuran atmosfer, yang bergantung pada

kondisi cuaca seperti suhu, kecepatan angin, dan gerakan sistem tekanan

tinggi dan rendah dan interaksinya dengan topografi setempat, misalnya

gunung dan lembah. Sebagai perantara emisi, atmosfer perlu dilestarikan.

1.2.2. Latihan

Setelah anda melihat struktur vertikal gradasi suhu terhadap ketinggian seperti

gambar dibawah ini, dimanakah fenomena pencemaran udara terjadi dan pada

kisaran ketinggian berapa?

Jawab :

Dengan melihat gradasi temperatur, maka

akan terjadi pemerangkapan polutan dari

bumi di daerah troposfer karena

perbedaan suhu yang berakibat

perbedaan kerapatan atmosfer.

Ketinggiannya sama dengan ketinggian

troposfer yaitu 10 km

1.3. Penutup 1.3.1. Tes Formatif

1. Sebutkan parameter gas dominan yang dikandung Atmosfer!

2. Mengapa suhu memiliki pola gradasi terhadap ketinggian?

3. Jelaskan peranan Atmosfer bagi kehidupan di bumi!

4. Sebutkan gas apa saja yang cukup berperan dalam mencemari Atmosfer

(minimal 4 macam) !

1.3.2. Umpan Balik

Cocokkan jawaban anda dengan kunci jawaban test formatif yang ada pada

bahasan berikut ini, hitunglah jawaban anda yang benar, kemudian gunakan

rumus ini untuk mengetahui tingkat penguasaan anda terhadap materi dalam bab

ini.

Rumus :

Tingkat penguasaan = jawaban yang benar x 100% 4 Arti tingkat penguasaan yang anda capai adalah :

90% - 100% : baik sekali

80% - 89% : baik

70% - 79% : cukup

60% - 69% : kurang

0% - 59% : gagal

1.3.3. Tindak Lanjut

Jika anda mencapai tingkat kepuasan 80% keatas, maka anda dapat meneruskan

dengan kegiatan belajar bab selanjutnya, tetapi jika tingkat penguasaan anda

belum mencapai 80%, maka anda harus mengulangi kegiatan belajar bab tersebut

terutama pada bagian yang anda belum kuasai. Untuk mencapai pemahaman

tersebut anda dapat menghubungi dosen pengampu di luar waktu kuliah.

1.3.4. Rangkuman

Atmosfer yang merupakan bagian dari trilogi komposisi bumi (hidrosfer, litosfir dan

Atmosfer) memiliki peran yang cukup strategis bagi kehidupan di bumi. Atmosfer

berperan dalam siklus musim, memberikan fungsi kenyamanan bagi kehidupan

dari komposisi kimianya, melindungi bumi dari radiasi sinar matahari dan

peranannya sebagai sink bagi pencemar-pencemar udara dari bumi.

1.3.5 Kunci Jawaban Tes Formatif

1.Parameter gas dominan yang dikandung Atmosfer adalah Nitrogen (78%

volume) dan Oksigen (20.9% volume)

2.Suhu dapat bergradasi terhadap ketinggian pada dasarnya dipengaruhi oleh

komposisi kimia yang ada di tiap ketinggian (dalam hal ini diwakili oleh 4 lapisan).

Keberadaan radiasi matahari yang sampai ke permukaan bumi akan diproses

berbeda pada tiap lapisan sesuai dengan kondisi komposisi dominan pada lapisan

tersebut.

3. Manfaat Atmosfer : Melindungi bumi dari radiasi sinar matahari, berperan dalam

siklus hidrologis dari atmosfer dan daratan, sebagaimana terlihat dalam siklus

hidrologis, sebagai sumberdaya alam yang dibutuhkan untuk pernafasan dan

pertumbuhan dan sebagai perantara emisi.

4. Gas pencemar : SOx, NOx, CO, CFC

DAFTAR PUSTAKA Neiburger, Morris. 1995. Memahami Lingkungan Atmosfer Kita-Terjemahan.

Ardino Purbu. Bandung. ITB.

Ostro (1994) and Resosudamo (1996) presented in the Integrated Vehicle

Emission Strategy Workshop October 16-18, 2001, Jakarta, Indonesia

Soemarno, Sri.H (1999), Meteorologi Pencemaran Udara, diktat kuliah GM ITB,

Penerbit ITB

SENARAI

I.2 SUB POKOK BAHASAN FENOMENA PENCEMARAN UDARA 2.1 Pendahuluan 2.1.1. Deskripsi Singkat

Menjelaskan tentang definisi pencemaran udara, proses terjadinya dan identifikasi

sumber pencemar udara, karakterisasi pencemar udara baik partikulat maupun

gas

2.1.2. Relevansi

Di dalam identifikasi pencemaran udara dan menganalisis dampaknya, dibutuhkan

pengetahuan tentang identifikasi sumber pencemar, karakteristik fisik dan kimia

dari pencemar udara serta kemungkinan distribusinya di atmosfer.


Dengan diberikannya prinsip-prinsip dasar pengetahuan tentang identifikasi

sumber dan karakterisasi fisik-kimia partikulat-gas ini maka diharapkan mahasiswa

memperoleh standar kompetensi dalam sikap dan perilaku berkarya (berpikir kritis,

mandiri, kreatif, inovatif dan tanggap terhadap lingkungan) melalui diskusi tugas

fenomena pencemaran udara, presentasi kajian sumber pencemar di sekitar

lingkungan sendiri dan kuis tentang karakteristik fisik-kimia partikulat.


Setelah menyelesaikan perkuliahan ini, mahasiswa akan mampu mengidentifikasi

sumber pencemaran udara dan menganalisis besaran dampaknya.


Pendahuluan Menurut Badan Lingkungan Hidup Dunia, United Nations Environmental Program

pada ahun 1992, Indonesia berada di urutan ketiga negara terpolusi di dunia

setelah Mexico dan Bangkok (UNEP, 2007). Hal ini menunjukkan bahwa kota

kota di Indonesia mengindikasikan pencemaran udara yang cukup tinggi.

Pencemaran udara didefinisikan sebagai masuknya satu atau lebih

kontaminan/polutan seperti debu, asap, bau, gas, dan uap ke atmosfer dalam

jumlah tertentu dan karakteristik tertentu serta dalam waktu tertentu pula yang

dapat membahayakan kehidupan manusia, hewan, tumbuhan, dan menggangu

kenyamanan dalam kehidupan. Selain polutan polutan tersebut, aktivitas

manusia juga berperan besar dalam polusi udara (Peavy, 1985).

Miller, G. Tyler (1982), mendefinisikan pencemaran udara adalah sebagian udara

yang mengandung satu atau lebih bahan kimia konsentrasi yang cukup tinggi

untuk membahayakan manusia, hewan, vegetasi atau material. Secara skematik

Pencemaran udara dapat diuraikan dalam 3 komponen dasar seperti diagram di

bawah ini (Seinfeld, 1975):

1 2 3 Sumber emisi Atmosfer Reseptor

Polutan Transformasi kimia

Gambar 1.2 Proses Terjadinya Pencemaran Udara Sumber Pencemar Udara Udara di alam tidak pernah bersih tanpa polutan sama sekali. Berdasarkan

pengalaman empiris, perbedaan udara bersih dan tercemar bisa dilihat pada tabel

di bawah ini :

Tabel 1.3 Perbandingan Tingkat Konsentrasi antara Udara Bersih dan Udara Tercemar

Komponen Udara Bersih Udara Tercemar SOx CO2

CO

NOx HC

Partikel lain

0.001 -0.01 ppm

310 330 ppm

< 1 ppm

0.001 -0.01 ppm

1 ppm

10 20 kg/mm3

0.02 2 ppm

350 700 ppm

5 200 ppm

0.01 0.5 ppm

1 200 ppm

70 700 kg/m3

Simpson, R. (1994).

Menurut Warner (1981) pencemaran udara berdasarkan sumbernya,

dikelompokkan menjadi 2 golongan, yaitu:

a. Polutan primer, terbentuk langsung dari emisi yang terdiri dari partikulat

berukuran < 10 mikron (PM 10), Sulfur dioksida (SO2), Nitrogen dioksida

(NO2), Karbon monoksida (CO) dan Timbal.

b. Polutan sekunder, merupakan bentuk lanjut dari pencemar primer yang

telah mengalami reaksi kimia di lapisan atmosfer yang lebih rendah.

Yang termasuk kepada kategori pencemar sekunder adalah ozon yang

dikenal sebagai oksidan fotokimia, garam sulfat, nitrat dan sebagainya.

Sementara Peavy (1985) menyatkan bahwa bahan pencemar udara dapat dibagi

menjadi polutan alami, campuran kimia, dan partikel . Sementara polutan partikel

dapat digolongkan sebagai partikulat seperti debu, asap dan gas (polutan gas

organik dan inorganik).

Dari pengelompokan tersebut, sumber-sumber emisi zat pencemar udara secara

diagramatis disajikan pada gambar berikut ini.

Gambar 1.3. Klasifikasi Sumber Emisi

(Sumber : Colls, 2002)

Wujud Fisik Pencemaran Udara Partikulat

Keberadaan partikulat di atmosfer sebagian besar bersumber dari kendaraan

bermotor dan industri, selain itu partikulat juga dapat terbentuk di atmosfer dari

polutan gas. Efek partikulat terhadap kesehatan dan pengurangan jarak pandang

tergantung pada ukuran partikel dan komposisi kimia yang terkandung didalamnya.

Partikulat dapat diklasifikasikan berdasarkan sifat fisik (ukuran, bentuk formasi,

tempat terbentuknya, kecepatan mengendap, dll) dan sifat kimia berupa komposisi

organik atau anorganik (Hinds C. W, 2000).

Pada partikulat, kita mengenal beberapa substansi yang berupa fase cair dan

padat di atmosfer, yang berada dibawah kondisi normal. Partikulat mempunyai

ukuran yang mikroskopis atau submikroskopis tetapi lebih besar dari dimensi

molekul (Seinfeld, 1975).

Emisi partikulat tidak hanya dapat diemisikan dalam bentuk partikel, tetapi juga

dapat terbentuk dari kondensasi gas secara langsung atau melalui reaksi kimia.

Deskripsi tentang partikulat tidak hanya meliputi konsentrasinya, tetapi juga

meliputi ukurannya, komposisi kimianya, dan bentuk fisiknya.

Gambar 1.4 Partikulat Yang Diperbesar Ribuan Kali

Sejumlah cara dapat digunakan untuk menunjukkan ukuran partikel, yang paling

sering digunakan adalah diameter equivalen. Disamping itu untuk partikel

nonspheric dinyatakan dengan equivalen spheres, berdasarkan kesamaan volume,

massa, dan kecepatan (Crawford, 1980).

Menurut Hinds C. W (2000) partikel secara umum dapat dibagi kedalam dua

bagian, yaitu:

1. Partikel halus (Fine partikel): Partikel berukuran lebih kecil dari 2,5 m .

2. Partikel kasar (Coarse partikel): Partikel berukuran lebih besar dari 2,5 m . Menurut Crawford (1980) beberapa istilah yang dapat menggambarkan partikulat

berdasarkan pembentukan dan ukurannya adalah sebagai berikut:

1. Debu (dust)

Aerosol padat yang dibentuk akibat pemecahan mekanik material besar seperti

dari Crushing dan grounding. Ukuran partikelnya dari submikrometer sampai

visibel. Coarse particle berukuran > 2,5 m, Fine particle berukuran < 2,5 m.

2. Fume

Aerosol padat yang dibentuk dari kondensasi uap atau gas hasil pembakaran.

Ukuran partikelnya kurang dari 1 m. Definisi ini berbeda dengan yang

diketahui secara umum yang didasarkan pada adanya noxious contaminant.

3. Asap (Smoke)

Aerosol visible yang dihasilkan dari pembakaran tidak sempurna. Ukuran

partikelnya (padat atau cair) < 1 m.

4. Kabut (Mist)

Aerosol cair yang terbentuk dari proses kondensasi atau atomisasi. Ukuran

partikelnya antara submikrometer hingga 20 m.

Fog : Visible mist, smog : hasil reaksi fotokimia yang tercampur dengan uap

air. Ukuran partikelnya kurang dari 1 atau 2 m. Merupakan gabungan dari

smoke dan fog.

5. Fly ash yang merupakan hasil pembakaran batu bara.

Rentang ukuran partikulat dapat diterangkan pada gambar berikut : Dust fly ash Spray fumes smoke mists 1000 100 10 1 0.1 0.01 0.001 mikrometer

Gambar 1.5 Ukuran Partikulat Dalam Mikrometer Sumber : Peavy, 1985

Menurut Seinfeld (1975) berdasarkan kecepatan pengendapan, partikulat dapat

dikelompokkan menjadi 2 golongan, yaitu:

a. Partikulat tersuspensi: kecepatan pengendapannya sangat kecil sehingga

jenis ini tetap tersuspensi di udara selama 10-30 hari sebelum tersisihkan

melalui deposisi. Ukurannya berkisar antara kurang dari 1 hingga 10 mikron.

b. Partikulat terendapkan: ukurannya lebih besar dari 10 mikron dan lebih

berat.

Sumber emisi alami partikel yang penting termasuk debu tanah, proses vulkanis,

uap air laut, pembakaran liar dan reaksi gas-gas alami. Emisi partikulat tergantung

pada aktivitas manusia, terutama dari pembakaran bahan bakar dan dari industri,

sumber non industri (debu dari jalan, erosi oleh angin, dll) dan sumber transportasi.

Tabel 1.4 Sumber Emisi Partikulat dari Aktivitas Antropogenik di Amerika

Jenis Sumber Emisi (Teragram/tahun) Pembakaran bahan bakar dan proses industri

Emisi fugitiv proses industri

Emisi fugitiv bukan industri

Transportasi

Total

10

3.3

110-370

1.3

125-385 Sumber : US EPA, 2005.

Sumber emisi fugitif dari proses industri seperti penanganan, pengisian hingga

transfer material. Diperkirakan dari kompleks industri besi baja modern, 15 % emisi

TSP (Total Suspended Particulate) berasal dari stack, 25 % berasal dari debu

fugitif dan 60 % berasal dari debu jalan di dalam kompleks industri.

Emisi fugitif dari sumber non industri (pada umumnya disebut fugitive dust)

disebabkan dari debu jalanan umum, proses pertanian, konstruksi, dan

pembakaran. Kecuali yang disebut terakhir, semua proses itu terjadi akibat

interaksi antara material dan mesin atau angin. Sumber debu fugitif banyak

terdapat didaerah pedesaan (US EPA, 2005).

Sumber transportasi terdiri dari 2 kategori: buangan knalpot kendaraan dan

sumber lainnya, seperti ban, kopling, dan rem. Pada tahun 1978, sumber TSP dari

transportasi mencapai 1300000 TG. 75 % dari total TSP ini berasal dari kendaraan

di jalan raya. Partikulat yang berasal dari mesin, sebagian besar terbentuk dari

timbal halida, sulfat, dan materi karbon yang berukuran < 1 m. Keseluruhan TSP

dari sumber gerak roda 40 % berukuran < 10 m (20% < 1 m) yang komponen

utamanya terdiri dari karbon. Sumber TSP akibat pengereman berukuran < 1 m

dan dibentuk terutama dari asbes dan karbon (US EPA, 2005).

Polutan gas

Beberapa kategori polutan adalah SO2, NO2, NO, dan CO. SO2 dihasilkan dari

pembakaran sulfur atau materi lain yang mengandung sulfur. Sumber utama gas

SO2 adalah pembakaran bahan bakar fosil dari instalasi pembangkit listrik serta

beberapa industri lainnya. NOx terbentuk karena ada pembakaran di udara bebas.

Sumber berasal dari transportasi (sumber bergerak) serta sumber stasioner seperti

instalasi pembangkit tenaga listrik. Gas CO bersifat tidak berwarna, tidak berbau,

dan tidak berasa yang disebabkan adanya pembakaran yang tidak sempurna dari

bahan-bahan yang mengandung karbon. Instalasi pembangkit tenaga listrik dan

industri peleburan yang besar pada umumnya mampu mengoptimalkan setiap

pembakaran yang ada sehingga dapat mengurangi emisi CO (Cooper & Aley,

1986).

Tabel 1.5 Penyebab dari Emisi di Republik Federasi Jerman (1982)

Uraian Satuan SO2 Dust NOx CH CO Lalu lintas % 3.4 9.4 54.6 39.0 65.0 47.1

Rumah tangga % 9.3 9.2 3.7 1.0 21.0 16.3

Keperluan lain % 62.1 21.7 27.7 0.4 0.4 17.5

Industri % 25.2 59.7 14.0 13.6 13.6 19.1

Industri Semen % < 0,1 1.0 1.5 < 0.1 < 0.1 0.4

Total % 3.0 0.7 3.1 8.2 8.2 16.6

Sumber: Kroboth. K, 1986

2.2.2. Latihan

Identifikasi/perkirakan polutan yang berasal dari sektor transportasi, bagaimana

perilaku pencemarnya?

Jawab :

Emisi yang berasal dari sektor transportasi bisa berasal dari 2 kategori yaitu : dari

kendaraan (asap buangan, gesekan ban, kopling dan rem) dan luar kendaraan

(material jalan). Polutannya sangat beragam bisa berupa partikulat yang terdiri

atas timbal halida, sulfat, karbon, asbes. Bisa juga berupa gas seperti NOx,

CO,HC. Gas dan partikulat ini akan berada di udara begitu terlepas dari

sumbernya, ada yang terdeposisi di permukaan yang ada di sepanjang jalan, ada

yang berubah komposisi (bereaksi dengan unsur lain) dan ada yang terevaporasi.


1. Jelaskan urutan proses terjadinya pencemaran udara!

2. Apakah perbedaan polutan yang tergolong primer dan sekunder?

3. Mengapa dimensi partikulat menggunakan equivalent spheres?

4. Jelaskan pengertian emisi fugitif!

2.3.2. Umpan Balik




ini.

Rumus :



80% - 89% : baik

70% - 79% : cukup

60% - 69% : kurang

0% - 59% : gagal







2.3.4. Rangkuman

Pengetahuan tentang identifikasi sumber pencemar dapat dimulai dari identifikasi

polutan primer-sekunder disamping polutan yang bersifat alami dan antropogenik.

Karakteristik fisik partikulat dapat dilihat dari bentuk fisik, kecepatan

aerodinamisnya, dan karakteristik kimia partikulat dapat dilihat dari kandungan

unsur kimianya. Partikel/partikulat digolongkan menjadi partikel halus dan kasar

dengan sumber yang berbeda pula. Polutan gas lebih spesifik untuk tiap

senyawanya dan tidak dibedakan secara ukuran karena hampir seragam

ukurannya. Karakteristik kimia lebih mengemuka untuk polutan gas karena

kespesifikan kimianya.


1.Urutan terjadinya pencemaran udara dimulai dari emisi polutan dari sumber

emisi kemudian sebagian terjadi transformasi kimia terhadap polutan dan sampai

ke reseptor melalui media atmosfer yang dinamis seperti dalam diagram dibawah :

1 2 3 Sumber emisi Atmosfer Reseptor

Polutan Transformasi kimia

2. Polutan primer : polutan yang kondisinya tidak berubah seperti pertama kali

diemisikan dari sumbernya, contohnya SO2, NO2. Sedangkan polutan sekunder

merupakan bentuk lanjut polutan primer karena berinteraksi dengan komponen lain

di atmosfer contoh ozon (oksidan fotokimia), garam sulfat, nitrat.

3. Dimensi partikulat menggunakan equivalent spheres karena bentuk dan dimensi

partikulat tidak beraturan sehingga perlu penyamaan parameter ukuran melalui

perbandingannya dengan bentuk materi bulat berdasar sifat aerodinamisnya.

4.Emisi fugitif merupakan emisi yang tidak memiliki saluran pembuangan (exhaust)

sehingga emisinya lebih tersebar dengan kuantitas, laju dan komposisi yang

berbeda-beda.

DAFTAR PUSTAKA UNEP (2007) http://www.unep.org/tnt-unep/toolkit/Awareness/Tool4/index.html

Miller, G. Tyler, J.R.(1982). Living in The Environment, third edition. Wadsworth

Publishing Co. California.

Simpson, R. (1994). Air pollution, Notes on Lectures Devision of Environmental

Scienc. Grifith University. Queensland.

Copper, C. David and Alley, F. C. (1986). Air Pollution Control A Design Approach

2nd Edition. Maveland Press Inc, Illinois.

Crowford, Martin. (1980). Air Pollution Control Quality. Tata Mc. Graw-Hill

Publishing Company Ltd, New Delhi.

Hinds, C. William. (2000). Particulate Air Pollution. www.Gooogle.com. Tanggal 15

Oktober 2005.

Seinfield, H. John. (1975). Air pollution Control, Phisical and Chemical

Fundamental. Mc. Graw-Hill, Inc. United States Of America.

Wark, Warner. (1981). Air Pollution, It`s Origin and Control, Harper and Row.

Xeller, H and Kroboth, K. (1986). Zement-Kalk-Gips.

Peavy, Howard S, Rowe, Donald R, Tchobanoglous, George, (1985),

Environmental Engineering, McGraw Hill Inc, Singapore

Colls, Jeremy. (2002). Air Pollution, Second Edition, Spon Press Tylor & Francis

Group, London.

SENARAI

C.POKOK BAHASAN II PENCEMARAN UDARA DITINJAU DARI ASPEK KESEHATAN DAN PERATURAN

II.1 SUB POKOK BAHASAN ASPEK KESEHATAN PENCEMARAN UDARA 1.1 Pendahuluan 1.1.1. Deskripsi Singkat

Pokok bahasan ini menjelaskan tentang deteksi pencemaran udara dihubungkan

dengan dampak kesehatan. Pembahasan dimulai dari korelasi pencemaran udara

dengan insidensi gangguan kesehatan. Gangguan kesehatan diulas mendalam

terutama dari pencemar partikulat karena efek keterhirupannya ke saluran

pernafasan berdasar ukuran. Dampak pencemaran udara juga dibahas terhadap

material dan tanaman.

1.1.2. Relevansi

Dengan mengetahui dampak pencemaran udara yang begitu luas bagi kehidupan

manusia termasuk terhadap material dan tanaman, maka dapat dilakukan langkah-

langkah pencegahan dini di sumber dan optimalisasi penghindaran reseptor dari

paparan pencemaran udara yang bersifat akumulatif.


Dengan diberikannya prinsip-prinsip dasar pengetahuan tentang dampak

kesehatan dari pencemaran udara ini maka diharapkan mahasiswa memperoleh

standar kompetensi dalam sikap dan perilaku berkarya melalui diskusi tugas

identifikasi dampak pencemaran udara bagi manusia, material dan tanaman,

presentasi simulasi dampak pencemar di sekitar lingkungan pabrik.


Setelah menyelesaikan perkuliahan ini, mahasiswa akan mampu menjelaskan

dampak pencemaran udara bagi manusia, material dan tanaman.


Umum Pencemaran udara dapat menimbulkan gangguan kesehatan pada manusia

melalui berbagai cara, antara lain dengan merangsang timbulnya atau sebagai

faktor pencetus sejumlah penyakit. Kelompok yang terkena terutama bayi, orang

tua dan golongan berpenghasilan rendah yang biasanya tinggal di kota-kota besar

dengan kondisi perumahan dan lingkungan yang buruk. Bukti penting yang telah

dikumpulkan menunjukkan bahwa pencemaran udara mempengaruhi kesehatan

manusia dan hewan, kerusakan tanaman, tanah dan material, perubahan iklim,

menurunkan tingkat visibilitas dan penyinaran matahari dan pengaruh lainnya

(Cooper & Aley, 1986). Menelaah korelasi antara pencemaran udara dan

kesehatan, cukup sulit. Hal ini karena:

1. Jumlah dan jenis zat pencemar yang bermacam-macam.

2. Kesulitan dalam mendeteksi zat pencemar yang dapat menimbulkan

bahaya pada konsentrasi yang sangat rendah.

3. Interaksi sinergestik di antara zat-zat pencemar.

4. Kesulitan dalam mengisolasi faktor tunggal yang menjadi penyebab, karena

manusia terpapar terhadap sejumlah banyak zat-zat pencemar yang

berbahaya untuk jangka waktu yang sudah cukup lama.

5. Catatan penyakit dan kematian yang tidak lengkap dan kurang dapat

dipercaya.

6. Penyebab jamak dan masa inkubasi yang lama dari penyakit-penyakit

(misalnya: emphysema, bronchitis kronik, kanker, penyakit jantung).

7. Masalah dalam ekstrapolasi hasil percobaan laboratorium binatang ke

manusia.

Efek Pencemaran Udara Terhadap Kesehatan Manusia Data epidemi menunjukkan bahwa pemaparan partikulat dihubungkan dengan

peningkatan terjadinya angka sakit saluran pernapasan, bronchitis, penurunan

fungsi ginjal, serta angka kematian. Dalam waktu pemaparan yang pendek,

pemaparan partikulat juga meningkatkan timbulnya angka sakit asma (Cooper &

Aley, 1986).

Potensi pengaruh partikulat terhadap kesehatan tidak hanya ditentukan oleh

tingkat konsentrasi, tetapi juga oleh kondisi fisik dan kimia yang terkandung di

dalamnya, Sebagai contoh partikulat dengan ukuran > 10 m dapat disisihkan sebelum masuk saluran pernapasan tetapi untuk yang berukuran < 2 atau 3 m dapat mencapai paru-paru. Hal ini dapat menunjukkan pentingnya mengetahui

ukuran partikel sebagai pertimbangan. Fine Particle terbentuk dari senyawa sulfat

dan senyawa sekunder lain yang mungkin bersifat toksik. Coarse Particle

didominasi oleh adanya dust. Oleh karena itu perlu dipertimbangkan untuk

melakukan pemantauan kualitas udara, terutama yang bersifat inhalable,

berdasarkan ukuran partikel yang < 2,5 m serta antara 2,5 10 m (Cooper & Aley, 1986). Menurut Anderson (1999), masuknya partikel ke dalam tubuh manusia

ada dua cara, yaitu :

1. Absorbsi dari proses inhalasi, prosesnya sebagai berikut :

a. Deposisi partikel pada saluran pernapasan

b. Mucocilliar clearance dari partikel terlarut mencakup transport partikel

menuju saluran pernapasan atas oleh aliran mukosa dan aktivitas silier

dalam tracheobronchial compartment dan nasopharyngeal compartment

c. Alveolar clearance, yaitu merupakan transportasi partikel dari alveoli ke

escalator mucociliar

Bahan partikel yang halus dapat mempengaruhi saluran pernapasan dari

hidung sampai alveoli. Partikel yang besar dapat dikeluarkan melalui impaksi

dari hidung dan tenggorokan. Partikel yang berukuran sedang agak sukar

dikeluarkan, sehingga dapat menyebabkan terjadinya sedimentasi. Partikel

yang berukuran paling keil (diameter 0,1 mikron) dapat mencapai alveoli dan

akan menyebabkan terjadinya difusi ke dinding alveoli (Goldsmith & Friberg,

1977). Proses clearance debu pada saluran pernapasan dapat dilihat pada

gambar 2.2 berikut ini :

D2

D1

D3

(a) (b)

D4

(c) (d)

D5

(e) (f)

(h) (g)

(i)

(j)

Gambar 2.1 Proses Clearance Debu Pada Saluran Pernapasan

Sumber : Goldsmith & Friberg Keterangan dan mekanisme : D1 : semua debu yang terhirup D2 : debu yang dikeluarkan melalui pernapasan D3 : debu yang tersimpan dalam Nasopharyngeal compartment D4 : debu yang tersimpan dalam Tracheobronchial compartment D5 : debu yang tersimpan dalam Alveolar (pulmonary) compartment a :debu dari Nasopharyngeal compartment masuk langsung ke darah b :dengan proses mucociliary clearance dari Nasopharyngeal compartment masuk ke traktus

gastrointestinal c :debu dari Tracheobronchial compartment masuk langsung ke darah d :dengan proses mucociliary clearance dari Tracheobronchial compartment ke traktus

gastrointestinal e :debu dari alveolar compartment masuk langsung ke darah f :debu dari alveolar compartment oleh makrofag ditransfer secara mucociliary escalator, masuk ke

dalam traktus gastrointestinal g :debu dari alveolar compartment oleh makrofag ditransfer secara mucociliary escalator, masuk ke

dalam traktus gastrointestinal, tetapi prosesnya lambat h :Secara lambat, debu dikeluarkan dari alveolar compartment oleh sistem limfe I :Secara lambat, debu dikeluarkan dari alveolar compartment oleh sistem limfe dan ke dalam darah J :Absorbsi debu oleh traktus gastrointestinal dan masuk ke darah

Limpa

D

A

R

A

H

Sistem Gastro-

intestinal

Alveolar (pulmonary) compartment

Tracheobronchial compartment

Nasopharyngeal compartment

Berdasar penelitian Price (1994), faktor utama penyebab kanker paru-paru adalah

rokok, tetapi debu yang ada di udara juga berpengaruh meskipun pengaruhnya

kecil, baik yang berasal dari kendaraan bermotor, industri, dan lain sebagainya.

Debu yang bisa menimbulkan penyakit dipengaruhi oleh :

1. Ukuran partikel, yang paling berbahaya adalah yang berukuran 1 sampai 5

m, karena partikel yang lebih besar tidak dapat mencapai alveoli

2. Kadar dan lamanya paparan, biasanya yang diperlukan kadar tinggi untuk

dapat mengalahkan kerja escalator silia, dan paparan yang lama

3. Sifat dari debu itu sendiri

4. Faktor meteorologi, seperti angin, kelembaban, perubahan temperatur

Menurut Slamet (1994), efek partikulat terhadap paru-paru berbeda dari gas,

karena ditentukan oleh diameter, bentuk, kepadatannya, sifat kimia dan fisikanya.

Partikulat yang kecil akan lebih lama tersuspensi di dalam udara, sedangkan ynag

lebih besar akan mengendap dengan berbagai kecepatan, sehingga kemungkinan

masuknya ke dalam paru-paru akan berbeda pula. Semakin lama ia dapat

bertahan dalam udara, semakin besar kemungkinannya untuk dapat memasuki

paru-paru.

Terdapat korelasi yang kuat antara pencemaran udara dengan penyakit bronchitis

kronik (menahun). Walaupun merokok hampir selalu menjadi urutan tertinggi

sebagai penyebab dari penyakit pernafasan menahun akan tetapi sulfur oksida,

asam sulfur, partikulat, dan nitrogen dioksida telah menunjukkan sebagai

penyebab dan pencetusnya asthma brochiale, bronchitis menahun dan

emphysema paru.

Hasil-hasil penelitian di Amerika Serikat sekitar tahun 70-an menunjukkan bahwa

bronchitis kronik menyerang 1 di antara 5 orang laki-laki Amerika umur antara 40-

60 tahun dan keadaan ini berhubungan dengan merokok dan tinggal di daerah

perkotaan yang udaranya tercemar.

Hubungan yang sebenarnya antara pencemaran udara dan kesehatan atau pun

timbulnya penyakit yang disebabkannya sebetulnya masih belum dapat

diterangkan dengan jelas betul dan merupakan problema yang sangat komplek.

Banyak faktor-faktor lain yang ikut menentukan hubungan sebab akibat ini. Namun

dari data statistik dan epidemiologik hubungan ini dapat dilihat dengan nyata.

WHO Inter Regional Symposium on Criteria for Air Quality and Method of

Measurement telah menetapkan beberapa tingkat konsentrasi pencemaran udara

dalam hubungan dengan akibatnya terhadap kesehatan/lingkungan sebagai

berikut:

a. Tingkat I : Konsentrasi dan waktu expose di mana tidak ditemui akibat

apa-apa, baik secara langsung maupun tidak langsung.

b. Tingkat II : Konsentrasi di mana mungkin dapat ditemui iritasi pada

panca indera, akibat berbahaya pada tumbuh-tumbuhan, pembatasan

penglihatan dan akibat lain pada lingkungan (adverse level).

c. Tingkat III : Konsentrasi di mana mungkin timbul hambatan pada fungsi-

fungsi faali yang fital serta perubahan yang mungkin dapat menimbulkan

penyakit menahun atau pemendekan umur (serious level).

d. Tingkat IV : Konsentrasi di mana mungkin terjadi penyakit akut atau

kematian pada golongan populasi yang peka (emergency level).

Tabel 2.1

Pengaruh Partikulat Terhadap Kesehatan Manusia Berdasarkan Ukurannya

Konsentrasi ( g/m3 ) Disertai dengan Waktu Pengaruh

750

300

200

100 130

100

80 - 100

715 g/m3 SO2

630 g/m3 SO2

250 g/m3 SO2

120 g/m3 SO2

Rata-rata Sulfur diatas 30 mg/cm2/mo SO2

Rata-rata Sulfur diatas

30 mg/cm2/mo SO2

Rata-rata 24 jam Rata-rata 24 jam Rata-rata 24 jam

Rata-rata tahunan Rata-rata tahunan

Rata-rata dua

tahunan

Peningkatan jumlah penyakit yang lebih besar Pasien bronkitis kronis menjadi akut Peningkatan ketidakhadiran pekerja-pekerja industri Peningkatan penyakit pernapasan pada anak-anak Peningkatan angka kematian jika lebih dari 50 tahun Peningkatan angka kematian jika lebih dari 50 sampai 69 tahun

Sumber : Peavy (1985)

Beberapa cara menghitung/memeriksa pengaruh pencemaran udara terhadap

kesehatan adalah antara lain dengan mencatat: jumlah absensi pekerjaan/dinas,

jumlah sertifikat/surat keterangan dokter, jumlah perawatan dalam rumah sakit,

jumlah morbiditas pada anak-anak, jumlah morbiditas pada orang-orang usia

lanjut, jumlah morbiditas anggota-anggota tentara penyelidikan pada penderita

dengan penyakit tertentu misalnya penyakit jantung, paru dan sebagainya.

Penyelidikan-penyelidikan ini harus dilakukan secara prospektif dan komparatif

antara daerah-daerah dengan pencemaran udara hebat dan ringan, dengan juga

memperhitungkan faktor-faktor lain yang mungkin berpengaruh (misalnya udara,

kebiasaan makan, merokok, data meteorologik, dan sebagainya).

Studi tentang pencemaran udara ditujukan untuk mengontrol sumber polutan

sehingga dapat mengurangi konsentrasi pencemaran udara ambien hingga tidak

membahayakan kondisi lingkungan. Tujuan studi ini juga diarahkan pada

perhitungan besarnya kerusakan yang ditimbulkan oleh pemaparan polutan. Bahan pencemar udara yang ada di atmosfer dapat menyebabkan kelainan pada

tubuh manusia. Menurut Goldsmith & Friberg (1977), secara umum efek

pencemaran udara terhadap individu atau masyarakat dapat berupa :

1. Sakit, baik yang akut maupun yang kronis

2. Penyakit yang tersembunyi yang dapat memperpendek umur, menghambat

pertumbuhan dan perkembangan

3. Mengganggu fungsi fisiologis dari paru, syaraf, transport oksigen oleh

hemoglobin, dan kemampuan sensorik

4. Kemunduran penampilan, misalnya pada aktivitas atlet, aktivitas motorik,

dan aktivitas belajar

5. Iritasi sensorik

6. Penimbunan bahan berbahaya dalam tubuh

7. Rasa tidak nyaman (bau)

Partikel sebagai pencemar udara mempunyai waktu hidup yaitu pada saat partikel

masih melayang-layang sebagai pencemar di udara sebelum jatuh ke bumi. Waktu

hidup partikel berkisar antara beberapa detik sampai beberapa bulan. Sedangkan

kecepatan pengendapannya tergantung pada ukuran partikel, massa jenis partikel

serta arah dan kecepatan angin yang bertiup.

Efek Pencemaran Udara Terhadap Material dan Tanaman Pencemaran udara berpengaruh pada material dengan proses soiling atau korosi.

Tingginya kadar asap dan partikulat dihubungkan dengan terjadinya proses korosi

antara pelapis dan struktur material dengan senyawa asam atau alkalin, terutama

sulfur dan materi korosif. Ozon sangat efektif dalam mempercepat proses korosi

karet (Cooper & Aley, 1986).

Senyawa pencemar yang diketahui sebagai phytoxicants adalah SO 2 .

Peroxyacetyle Nitrate (PAN-hasil proses fotokimia pada smoge), serta etana.

Disamping itu ada jumlah sedikit gas klorin, hidrogen klorida, amonia, dan merkuri.

Secara umum polutan akan masuk ke tubuh tanaman melalui proses respirasi,

kemudian akan merusak klorofil dan menghambat fotosintesis tanaman.

Kerusakan yang ditimbulkan, dapat dilihat dari daunnya, dimulai dari penurunan

tingkat pertumbuhan hingga kematian tanaman (Cooper & Aley, 1986).

1.2.2. Latihan

Jelaskan pengaruh terhadap kesehatan dari adanya pencemaran udara seperti

tercantum dalam gambar di bawah ini :

Sumber : U.S. EPA, 1991.

Jawab :

Gambar tersebut menjelaskan menjelaskan tingkatan resiko yang mungkin timbul

akibat pencemaran udara bagi kesehatan dari yang kurang serius sampai yang

paling serius. Dampak yang kurang serius bersifat mudah pulih (reversible), tidak

merusak dan tidak mengancam nyawa. Contoh dampak ini adalah rusak kulit,

batuk, iritasi tenggorokan, sakit kepala dan pusing. Dampak yang bersifat serius

seperti kerusakan ginjal dan lever, kanker, kerusakan sistem saraf dan kelainan

janin.


1. Sebutkan parameter lain yang mempengaruhi besaran dampak

pencemaran disamping faktor konsentrasinya.

2. Sebutkan parameter dari debu yang berpengaruh terhadap timbulnya

penyakit!

3. Jelaskan dalam studi epidemiologi, data apa saja yang perlu diketahui

dalam survey!

4. Sebutkan pengaruh utama pencemaran udara terhadap material!

1.3.2. Umpan Balik




ini.

Rumus :



80% - 89% : baik

70% - 79% : cukup

60% - 69% : kurang

0% - 59% : gagal







1.3.4. Rangkuman

Pokok bahasan ini menjelaskan tentang deteksi pencemaran udara dihubungkan

dengan dampak kesehatan. Pembahasan dimulai dari pencemaran udara dengan

insidensi gangguan kesehatan. Gangguan kesehatan diulas mendalam terutama

dari pencemar partikulat karena efek keterhirupannya ke saluran pernafasan

berdasar ukuran. Dampak pencemaran udara juga dibahas terhadap material dan

tanaman.


1. Potensi pengaruh partikulat terhadap kesehatan juga ditentukan oleh kondisi

fisik dan kimia yang terkandung di dalamnya. Partikulat halus (< 2,5 m ) lebih mudah mencapai paru-paru dibanding partikulat kasar (antara 2,5 10 m ). Partikulat dengan kandungan logam-logam berat lebih berbahaya dibanding

partikulat dengan kandungan organik yang mudah terurai.

2. Parameter tersebut adalah ukuran partikel, kadar dan lamanya paparan, sifat

dari debu itu sendiri, faktor meteorologi

3. Studi tersebut bersifat prospektif dan komparatif dilakukan dengan mencatat:

jumlah absensi pekerjaan/dinas, jumlah sertifikat/surat keterangan dokter, jumlah

perawatan dalam rumah sakit, jumlah morbiditas pada anak-anak, jumlah

morbiditas pada orang-orang usia lanjut, jumlah morbiditas anggota-anggota

tentara penyelidikan pada penderita dengan penyakit tertentu misalnya penyakit

jantung, paru dan sebagainya.

4. Pencemaran udara berpengaruh pada material dengan proses soiling atau

korosi.

DAFTAR PUSTAKA Cooper, C David & Alley, F.C (1994). Air Pollution Control, A Design Approach,

Second Edition. Waveland Press. Inc, United States.

Anderson PJ, JD Wilson and FC Hiller (1990), Chest, Vol 97, 1115-1120, American

College of Chest Physicians

Price, Sylvia. A and Lorraine M. Wilson (1994) Konsep Klinis Proses-Proses

Penyakit Buku 2 Edisi 4, Penerbit Buku kedokteran EGC, Jakarta

Peavy, Howard S, Donald R. Rowe, George Tchobanoglous (1985), Environmental

Engineering, McGraw-Hill Book Company

Slamet, Juli Soemirat (1994), Kesehatan Lingkungan, Universitas Gadjah Mada

Press

Goldsmith J. R. and Friberg L. T (1977), Effects of air pollution on human health. In

Air Pollution (edited by Sten A. C.), Vol. II, third edition

USEPA, (1991), Air Pollution and Health Risk, http://Www.Epa.Gov/Ttn/Atw/

3_90_022.Html, accessed 27 Desember 2005.

SENARAI

II.2 SUB POKOK BAHASAN PERATURAN STANDAR PENCEMARAN UDARA 2.1 Pendahuluan 2.1.1. Deskripsi Singkat

Setelah mengetahui dampak yang ditimbulkan dari pencemaran udara, sub pokok

bahasan ini menjelaskan tentang regulasi/aturan yang digunakan dalam

mengendalikan fenomena pencemaran udara. Tentunya sebagai bahan referensi

adalah kesehatan manusia. Aturan yang akan dibahas tidak hanya yang ada di

Indonesia, namun juga dilengkapi secara garis besar peraturan tentang polusi

udara di negara maju sebagai pembanding.

2.1.2. Relevansi

Dengan mengetahui berbagai aturan pencemaran udara baik dalam skala lokal,

nasional dan internasional maka siswa akan memiliki informasi yang dapat

diperbandingkan dan dijadikan acuan dalam pembahasan pengelolaan

pencemaran udara untuk skala lokal dan nasional.


Dengan diberikannya prinsip-prinsip dasar pengetahuan tentang regulasi/peraturan

pencemaran udara ini maka diharapkan mahasiswa memperoleh standar

kompetensi dalam sikap dan perilaku berkarya (berpikir kritis, mandiri, kreatif,

inovatif dan tanggap terhadap lingkungan) melalui diskusi tugas identifikasi dan

analisis peraturan pencemaran udara, tugas mandiri pengelompokan peraturan.



berbagai peraturan pencemaran udara terutama di Indonesia.


Peraturan di Negara-Negara Maju Peraturan yang mengatur tentang pencemaran udara secara internasional

merupakan hasil konvensi dunia. Peraturan secara internasional ini digunakan jika

terjadi pencemaran udara yang melibatkan beberapa Negara atau lintas Negara.

Contoh konvensi yang telah ada yaitu :

a. Kyoto protocol

b. Konvensi Wina

c. Konvensi Stockholm

Tetapi jika pencemaran udara yang terjadi tidak berdampak pada Negara lain,

perturan yang digunakan merupakan peraturan yang berlaku di Negara itu sendiri.

Di Amerika menganut sistem common law, yaitu hukum hukumnya tidak

dibukukan dan hanya mengandalkan putusan dari hakim. Clean Air Act yang

diundangkan tahun 1990 diturunkan dalam bentuk National Ambient Air Quality

Standards (40 CFR part 50) oleh EPA. Clean Air Act terdiri atas 2 tipe standar

yaitu Primary standards yang mengatur batasan untuk melindungi kesehatan

publik termasuk yang berkategori golongan sensitif seperti penderita asma, anak

serta lanjut usia dan secondary standards yang melindungi kesejahteraan publik

seperti jarak pandang, kerusakan ke pertanian, tanaman, hewan dan bangunan.

Tabel 2.2 National Ambient Air Quality Standards di Amerika

Primary Standards Secondary StandardsPollutant Level Averaging Time Level Averaging

Time 9 ppm (10 mg/m3)

8-hour (1) Carbon Monoxide

35 ppm (40 mg/m3)

1-hour (1)

None

0.15 g/m3 (2) Rolling 3-Month Average

Same as Primary Lead

1.5 g/m3 Quarterly Average Same as Primary Nitrogen Dioxide

0.053 ppm (100 g/m3)

Annual (Arithmetic Mean)

Same as Primary

Particulate Matter (PM10)

150 g/m3 24-hour (3) Same as Primary

15.0 g/m3 Annual (4) (Arithmetic Mean)

Same as Primary Particulate Matter (PM2.5)

35 g/m3 24-hour (5) Same as Primary 0.075 ppm (2008 std)

8-hour (6) Same as Primary

0.08 ppm (1997 std)

8-hour (7) Same as Primary

Ozone

0.12 ppm 1-hour (8) (Applies only in limited areas)

Same as Primary

0.03 ppm Annual (Arithmetic Mean)

Sulfur Dioxide

0.14 ppm 24-hour (1)

0.5 ppm (1300 g/m3)

3-hour (1)

Di Inggris sudah diadopsi Clean Air Act 1993 CHAPTER 11 Statutory Instruments

2007 No. 64 serta The Air Quality Standards Regulations 2007 Made 15th

January 2007. Jepang menerapkan Environmental Quality Standards in Japan -

Air Quality yang meliputi Environmental Quality Standards, Environmental Quality

Standards for Benzene, Trichloroethylene, Tetrachloroethylene and

Dichloromethane dan Environmental Quality Standards for Dioxins yang

dikeluarkan oleh Ministry of the Environment Government of Japan.

Peraturan Pencemaran Udara di Indonesia Dari segi ketentuan atau peraturan, peraturan di indonesia tidak kalah dengan

peraturan di amerika. Karena undang undang lingkungan di indonesia sangat

bagus. Bedanya pada aplikasi peraturannya saja, negara maju lebih responsif

daripada di Indonesia.

Peraturan yang ada di Indonesia merupakan peraturan yang berkiblat pada Eropa

karena masa lalu Indonesia yang pernah dijajah oleh Belanda. Sistem yang dianut

oleh Indonesia adalah sisil law, dimana hukum- hukumnya dibukukan ke dalam

Undang Undang.Indonesia telah meratifikasi hukum yang ada. Meratifikasi

adalah memasukkan ketentuan asing, biasanya berupa konvensi atau traktat

(perjanjian). Caranya adalah dengan membuat UU mengenai ratifikasi ketentuan

ketentuan tersebut. Peraturan yang ada di Indonesia yang mengatur tentang

pencemaran udara diantaranya yaitu (Tamin, 2004) :

1 UU No.23/1997 tentang Pengelolaan Lingkungan

2 PP No.41/1999 tentang Pengendalian Pencemaran Udara

3 KepMen KLH No.45/1997 tentang Indeks Standar Pencemaran Udara

4 Kep Kepala Bappedal No.107/1997 tentang Perhitungan dan Pelaporan

Informasi PSI

5 KepMen KLH No.KEP/MENLH/1995 tentang Emisi Sumber Tidak Bergerak

6 Kep Kepala Bappedal No. 205/1997 tentang Pedoman Teknis Pengendalian

Pencemaran Udara dari Sumber Tidak Bergerak

7 KepMen KLH No.129/2003 tentang Standar Emisi untuk Kegiatan Minyak dan

Gas

8 KepMen KLH No.35/93 tentang Standar Emisi untuk Kendaraan Bermotor

9 KepMen KLH No.141/2003 tentang Standar Emisi untuk Tipe Baru dan

Produksi Masa Kini Kendaraan Bermotor

10 KepMen KLH No.252/2004 tentang Keterbukaan Informasi baik Sumber Tidak

Bergerak dan Sumber Bergerak

11 KepMen KLH No. 50/96 tentang Standar Tingkat Kebauan

PP NO 41 tahun 1999 ini memuat tentang definisi dari pencemaran udara,dan hal

hal yang terkait dengan pencemaran udara, misalnya pengertian mengenai

udara ambien, baku mutu udara ambien, pihak berwenang yang terkait seperti

Mentri yang ditugasi untuk mengelola lingkungan hidup, dan Gubernur. Kemudian

dibahas mengenai langkah-langkah perlindungan mutu udara, yang meliputi:baku

mutu udara ambien, status mutu udara ambien, baku mutu emisi dan ambang

batas, tingkat gangguan, indeks standar pencemar. Setelah perlindungan, yaitu

pengendalian terhadap pencemaran udara yang meliputi pencegahan pencemaran

udara untuk persyaratan penataan lingkungan hidup, penanggulangan dan

pemulihan akibat pencemaran udara, pemberitahuan keadan darurat oleh Menteri

jika cemaran pada udara membahayakan. Pihak pihak yang melakukan

perbuatan yang mengakibatkan pencemaran udara akan dikenai sanksi dan ganti

rugi yang ketentuannya dijelaskan dalam PP ini. Selain itu juga terdapat lampiran

baku mutu udara ambien nasional seperti tercantum di bawah ini.

Tabel 2.3 Baku Mutu Udara Ambien Nasional

Parameter Waktu Pengukuran Baku Mutu Metode Analisis Peralatan

1 SO2 (Sulfur Dioksida)

1 Jam 4 Jam 1 Thn

900 ug/Nm3 365 ug/Nm3 60 ug/Nm3

Pararosanilin Spektrofotometer

2 CO (Karbon Monoksida)

1 Jam 24 Jam 1 Thn

30.000 ug/Nm3 10.000 ug/Nm3

NDIR NDIR Analyzer

3 NO2(Nitrogen Dioksida)

1 Jam 24 Jam 1 Thn

400 ug/Nm3 150 ug/Nm3 100 ug/Nm3

Saltzman Spektrofotometer

4 O3 (Oksidan) 1 Jam 1 Thn

235 ug/Nm3 50 ug/Nm3

Chemiluminescent

Spektrofotometer

5 HC (Hidro karbon)

3 Jam 160 ug/Nm3 Flame Ionization

Gas Chomatogarfi

PM10 (Partikel

Parameter Waktu Pengukuran Baku Mutu Metode Analisis Peralatan

10 Total Fluorides (as F)

24 Jam 90 Hari

3 ug/Nm3 0,5 ug/Nm3

Spesific ion Electrode

Impinger atau Continous Analyzer

11 Fluor Indeks 30 Hari 40 ug/100 cm2dari kertas limed filter

Colourimetric Limed Filter Paper

12 Khlorine dan Khlorine Dioksida

24 Jam 150 ug/Nm3 Spesific ion Electrode

Impinger atau Continous Analyzer

13 Sulphat Indeks 30 Hari 1 mg SO3/100 cm3 Dari Lead Peroksida

Colourimetric Lead Peroxida Candle

Catatan : (*) PM25 mulai diberitahukan tahun 2002 Nomor 10 s/d 13 Hanya berlakukan untuk daerah/kawasan Industri Kimia Dasar Contoh : Industri Petro Kimia; Industri Pembuatan Asam Sulfat 2.2.2. Latihan

1. Dalam peraturan pencemaran udara di Amerika, apakah kegunaan primary

standards dan secondary standards? Apakah Indonesia dapat mengadopsinya?

Jawab : Primary standards digunakan untuk melindungi kesehatan manusia

(publik), sedang secondary standards untuk melindungi kepentingan publik

termasuk tanaman, hewan dan bangunan. Indonesia belum/tidak mengadopsi

primary dan secondary standards karena kebutuhan pengendalian pencemaran

masih untuk kategori primer dan peraturan ke kepentingan publik diserahkan ke

kebijakan tiap instansi dan pemerintah daerah yang bersangkutan.


1. Sebutkan 3 konvensi dunia yang bertujuan untuk meningkatkan kualitas

udara!

2. Mengapa dalam peraturan tersebut untuk suatu rentang waktu persyaratan

paparan yang lebih rendah, maka batas konsentrasinya parameter yang

terkait menjadi lebih tinggi?

3. Dalam baku mutu udara ambien nasional, parameter PM2.5 baru

diberlakukan pada tahun 2002. Bagaimana konsekuensinya?

4. Mengapa dalam baku mutu udara ambien nasional, metode pengukuran

parameter-parameter juga dicantumkan?

2.3.2. Umpan Balik




ini.

Rumus :



80% - 89% : baik

70% - 79% : cukup

60% - 69% : kurang

0% - 59% : gagal





terutama pada bagian yang anda belum kuasai.

2.3.4. Rangkuman

Setelah mengetahui dampak yang ditimbulkan dari pencemaran udara, sub pokok

bahasan ini menjelaskan tentang regulasi/aturan yang digunakan dalam

mengendalikan fenomena pencemaran udara. Tentunya sebagai bahan referensi

adalah kesehatan manusia. Aturan yang akan dibahas tidak hanya yang ada di

Indonesia, namun juga dilengkapi secara garis besar peraturan tentang polusi

udara di negara maju sebagai pembanding.


1. Konvensi tersebut adalah : a. Kyoto protocol b. Konvensi Wina c. Konvensi

Stockholm

2. Hal ini berhubungan dengan studi dosis-response dimana untuk keterpaparan

konsentrasi yang kecil maka manusia dapat bertahan hidup lebih lama demikian

sebaliknya

3. Konsekuensinya mulai tahun 2002 setiap daerah wajib melakukan pengukuran

konsentrasi PM2.5 di udara ambien. Pihak-pihak yang mengemisikan PM2.5 juga

dianjurkan untuk mengukurnya agar tahu kontribusinya terhadap udara ambien.

4. Untuk pengukuran suatu parameter sangat banyak metodenya. Agar terjadi

keseragaman untuk perbandingan dengan baku mutu, maka metodenya

distandarkan. Metode yang dijadikan standar dalam baku mutu merupakan metode

yang akurat dan dapat diusahakan di seluruh Indonesia.

DAFTAR PUSTAKA Clean Air Act USA

Clean Air Act UK

Japan Environmental Quality Standards

Tamin, Ridwan D (2005), Assistant Deputy for Vehicles Emissions Pollution

Control, Policy And Regulation Of Air Pollution In Indonesia, paper presented

in Training of Trainer BASIC URBAN AIR QUALITY MANAGEMENT CAI Net,

September 19 23, 2005, Bandung

SENARAI

D.POKOK BAHASAN III METEOROLOGI DAN SEBARAN PENCEMARAN UDARA

II.1 SUB POKOK BAHASAN METEOROLOGI PENCEMARAN UDARA 1.1 Pendahuluan 1.1.1. Deskripsi Singkat

Sub pokok bahasan ini menjelaskan tentang dasar-dasar sebaran polutan dalam

pencemaran udara. Berbagai tahap sebaran tersebut adalah proses adveksi,

dilusi, difusi dan dispersi, peranan angin dalam distribusi polutan, faktor turbulensi

di atmosfer, temperatur dan kestabilan atmosfer serta kelembaban udara. Setiap

tahap penjelasan akan diberikan rumus-rumus ataupun bagan untuk memperjelas

keterangan.

1.1.2. Relevansi

Materi ini diharapkan sebagai jembatan penghubung antara materi dasar

pengetahuan atmosfer dengan pengetahuan tentang model sebaran. Dengan

mengetahui dasar-dasar sebaran polutan di atmosfer, maka diharapkan

mahasiswa lebih mudah mempelajari sistem model pencemaran udara.


Dengan diberikannya prinsip-prinsip dasar pengetahuan tentang meteorologi

pencemaran udara ini maka diharapkan mahasiswa memperoleh standar

kompetensi dalam sikap dan perilaku berkarya (berpikir kritis, mandiri, kreatif,

inovatif dan tanggap terhadap lingkungan) melalui tugas individu merangkum

dasar-dasar sebaran dari berbagai teori yang ada, diskusi kelompok tentang studi

kasus kestabilan atmosfer, adveksi, dilusi, difusi dan dispersi.



konsep sebaran polutan di atmosfer dengan dasar meteorologi.


Umum Di atmosfer, berbagai polutan udara akan melalui berbagai proses. Baik

percampuran antara polutan yang satu dengan yang lain yang pada akhirnya akan

meningkatkan komposisi polutan itu sendiri, bahkan memunculkan jenis polutan

baru. Namun alam mempunyai prosesnya sendiri yang secara alamiah dapat

mengurangi maupun memindahkan konsentrasi berbagai partikulat tersebut

sebagai akibat faktor meteorologi (Neiburger, 1995). Pencemar udara akan

dipancarkan oleh sumbernya dan kemudian mengalami transportasi, dispersi, atau

pengumpulan karena kondisi meteorologi maupun topografi.

Proses penyebaran (adveksi)

Penyebaran zat pencemar yang diemisikan dari sumbernya ke udara diakibatkan

oleh adanya pengaruh down wind. Dalam perhitungan harga kecepatan dan arah

angin diperlukan sebagai indikasi pergerakan udara di suatu daerah. Bahkan untuk

jarak yang pendek, profil pergerakan udara biasanya akan sangat kompleks.

Proses pengenceran (dilusi)

Pengenceran dan pencampuran zat pencemar di udara diakibatkan oleh adanya

gerakan turbulen. Kondisi udara pada umumnya mempunyai kecepatan

pengenceran yang diakibatkan oleh pencampuran (turbulensi).

Proses perubahan (difusi)

Zat pencemar selama berada di udara akan mengalami perubahan fisik dan kimia,

sehingga membentuk zat pencemar sekunder. Smog sebagai contoh, merupakan

hasil interaksi di udara antara oksida nitrogen, hidrokarbon, dan energi matahari,

peristiwa ini dikenal dengan reaksi fotokimia.

Proses penghilangan (dispersi)

Zat pencemar di atmosfer akan mengalami penghilangan atau pengurangan

karena adanya proses-proses meteorologi, seperti hujan.

Fenomena ini dapat dipelajari dengan atau dari numerical atmospheric diffusion

model. Pola gerakan atmosfer atau dinamika atmosfer sangat berperan dalam

penyebaran polutan pencemar yang masuk ke dalam atmosfer (udara ambien).

Faktor-faktor dinamika yang mempengaruhi adalah :

1. Transportasi atau pengangkutan zat oleh aliran udara horisontal atau angin.

2. Transportasi atmosfer vertikal atau konveksi

3. Difusi, baik difusi molekuler maupun difusi turbulensi.

Beberapa konsep meteorologi yang sangat berkaitan dengan pencemaran udara,

akan dibahas di sub bab ini yaitu : sirkulasi angin, temperatur, turbulensi dan

kestabilan atmosfer.

Sirkulasi Angin Angin merupakan udara yang bergerak sebagai akibat perbedaan tekanan antara

daerah yang satu dan lainnya. Perbedaan pemanasan udara menyebabkan

naiknya gradien tekanan horisontal, sehingga terjadi gerakan udara horisontal di

atmosfer. Oleh karena itu, perbedaan temperatur antara atmosfer di kutub dan di

ekuator (khatulistiwa), serta antara atmosfer di atas benua dengan di atas lautan

menyebabkan gerakan udara dalam skala yang sangat besar. Angin lokal terjadi

akibat perbedaan temperatur setempat.

Pada skala makro, pergerakan angin sangat dipengaruhi oleh temperatur

atmosfer, tekanan pada permukaan tanah, dan gerak rotasi bumi. Angin bergerak

dari tekanan tinggi ke rendah, tetapi dengan adanya gaya Coriolis maka angin

akan bergerak tidak sesuai dengan yang seharusnya. Fenomena ini terjadi sampai

jarak ribuan kilometer dan terlihat dengan munculnya area semipermanen

bertekanan sedang di atas lautan dan daratan. Pada skala meso dan mikro,

keadaan topografi sangat berpengaruh pada pergerakan angin. Perbedaan

ketinggian permukaan tanah mempunyai efek pada kecepatan angin dan arah

pergerakan angin. Cahaya bulan, angin laut dan angin darat, angin lembah, kabut

di pantai, sistem presipitasi angin, dan pemanasan global adalah contoh-contoh

dari pengaruh topografi regional dan lokal pada kondisi atmosfer. Fenomena skala

meso akan terjadi sampai ratusan kilometer dan skala mikro mencapai 10

kilometer.

Gambar 3.1. Siklus angin secara global

(Sumber: Liu & Liptak, 2000)

Bila bumi tidak berputar, udara akan mempunyai kecenderungan mengalir

langsung dari daerah bertekanan tinggi ke daerah bertekanan rendah. Di samping

adanya gradien tekanan, ada suatu gaya yang harus dipertimbangkan yaitu gaya

Coriolis yang ditimbulkan yang ditimbulkan akibat rotasi bumi (gaya ini kadang-

kadang disebut juga gaya defleksi horisontal). Dengan demikian arah pergerakan

udara dari daerah bertekanan tinggi ke bertekanan rendah tidak tegak lurus lagi. Di

lapisan atmosfer teratas, udara sering kali mengalami percepatan yang kecil dan

tekanan rendah sehingga gaya-gaya yang bekerja pada bagian udara pada kasus

ini akan berimbang dan gradien arah pergerakan udara sejajar dengan garis

tekanan. Dekat dengan permukaan bumi, gaya gravitasi mulai berperan sehingga

mengakibatkan perubahan gradien arah pergerakan udara terhadap ketinggian.

Untuk sebuah daerah, efek sirkulasi angin terjadi tiap jam, tiap hari, dan dengan

arah dan kecepatan yang berbeda-beda. Distribusi frekuensi dari arah angin

menunjukkan daerah mana yang paling tercemar oleh polutan.

Salah satu hal penting dalam meramalkan penyebaran zat pencemar adalah

mengetahui arah dan besarnya kecepatan angin. Arah angin bisanya didefinisikan

dengan wind rose, yang mana berbentuk grafik (vektor) yang menggambarkan

frekuensi distribusi dari arah angin pada berbagai variasi kecepatan yang terjadi

pada suatu lokasi dengan waktu tertentu. Wind rose adalah sebuah statistik angin

yang terdiri dari frekuensi, arah, kekuatan, dan kecepatan, seperti terlihat pada

gambar di bawah ini.

NORTH

SOUTH

WEST EAST

7%

14%

21%

28%

35%

WIND SPEED (Knots)

>= 22

17 - 21

11 - 17

7 - 11

4 - 7

1 - 4

Calms: 16.67%

Gambar 3.2. Bunga Angin (Wind Rose)

Adanya perbedaan daerah daratan dan daerah perairan akan mengakibatkan

pengaruh formal yang berbeda akibat radiasi sinar matahari. Pada siang hari, suhu

udara di atas laut lebih rendah dibandingkan pada daratan. Perbedaan ini akan

menyebabkan perpindahan udara dari laut yang bersuhu rendah ke daratan yang

bersuhu tinggi. Hal ini akan menyebabkan adanya angin laut, sehingga bahan

polutan yang berada beberapa ratus meter di atas permukaan akan ikut tersebar.

Gambar 3.3. Skema Angin Darat dan Angin Laut

Sumber: Cooper dan Alley, 1986

Setelah matahari terbenam dan beberapa jam pendinginan oleh radiasi, suhu

udara di daratan akan menjadi lebih rendah dibandingkan pada lautan. Lalu aliran

Angin Laut Siang Hari Angin Darat Malam Hari

udara akan berpindah dari daratan yang bersuhu rendah ke lautan yang bersuhu

tinggi. Hal ini akan menyebabkan terjadinya angin darat.

Turbulensi Secara garis besar, pola gerakan atmosfer dapat dibedakan menjadi dua macam,

yaitu aliran laminar dan aliran turbulen. Difusi turbulen terjadi pada aliran turbulen,

menyebabkan terjadinya percampuran dalam atmosfer, baik arah horisontal

maupun vertikal. Komponen penentu tingkat turbulensi di atmosfer adalah

stabilitas atmosfer atau stabilitas udara.

Dalam penelitian JICA (1995) dinyatakan bahwa parameter untuk mengetahui

stabiltas atmosfer dikemukakan oleh Pasquill dan diperbarui oleh Gifford lalu

dimodifikasi oleh Senshu. Stabiltas atmosfer ini dibagi menjadi 7 (tujuh) kelas

stabilitas, yang dibedakan dengan huruf A, B, C, D, E, dan F. Klasifikasi dari

stabilitas atmosfer dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Tabel 3.1. Klasifikasi stabilitas atmosfer

Siang Hari Malam Hari Kecepatan

Angin Net Radiasi (, cal/cm2/h)

(m/sec) 30 30>15 15>7.5 7.5>0 0>-1.8 -1.8>-3.6 -3.6>U

Fluktuasi turbulensi terjadi pada arah vertikal dan horisontal, hal ini merupakan

mekanisme yang efektif untuk menghilangkan polutan di udara. Turbulensi

menyebabkan terjadinya aliran udara melalui 2 cara : pusaran thermal dan

pusaran mekanis

Pergerakan eddies (pergerakan pusaran) mempunyai pengaruh yang sangat besar

dalam proses turbulensi. Akibat pergerakan eddies akan menimbulkan

pencampuran dan pengenceran konsentrasi zat pencemar di udara, baik secara

vertikal maupun horisontal. Pergerakan eddies yang berbeda mengakibatkan

perbedaan bentuk penyebaran plume yang diemisikan oleh sumber ke atmosfer,

macam bentuk penyebaran plume tersebut adalah sebagai berikut :

1. Penyebaran plume pada pergerakan eddies yang kecil, plume bergerak

dengan pusaran kecil dalam garis lurus dan pembesaran pada potongan

melintang.

2. Penyebaran plume pada pergerakan eddies yang luas, akan menimbulkan

bentuk yang kecil tetapi mempunyai liuk yang lebar

3. Penyebaran plume pada pergerakan eddies yang bervariasi, akan

membentuk plume berukuran besar dan mempunyai liuk yang besar. Plume

ini akan bergerak pada angin permukaan (down wind)

Perubahan profil kecepatan angin selama siang dan malam hari karena kondisi

atmosfer, akan berbeda. Pada malam hari, kondisi atmosfer lebih stabil sehingga

profil kecepatan angin lebih landai dibandingkan profil pada siang hari. Perbedaan

profil kecepatan angin ini juga dipengaruhi oleh faktor kekasaran permukaan, hal

ini akan merubah gradien kecepatan angin karena ketinggian seperti terlihat pada

gambar berikut ini.

Gambar 3.4. Variasi Angin Sesuai Ketinggian Untuk Tingkat Kekasaran Permukaan Yang Berbeda


Temperatur Perubahan temperatur pada setiap ketinggian mempunyai pengaruh yang besar

pada pergerakan zat pencemar udara di atmosfer. Perubahan temperatur ini

disebut lapse rate. Turbulensi yang terjadi tergantung pada temperatur. Di

atmosfer sendiri diharapkan akan terjadi penurunan temperatur dan tekanan

sesuai dengan pertambahan tinggi.

Udara ambien dan adiabatic lapse rates mempengaruhi terbentuknya stabilitas

atmosfer. Dalam keadaan dimana temperatur sekumpulan udara lebih tinggi dari

sekitarnya, maka kerapatan dari udara yang bergerak naik dengan kecepatan

rendah lebih kecil daripada kerapatan udara lingkungannya dan udara berhembus

secara kontinu. Pada saat udara bergerak turun akan terbentuk aliran udara

vertikal dan turbulensi terbentuk. Keadaan atmosfer dalam kondisi di atas

dikatakan tidak stabil (unstable).

Ketika sekumpulan udara menjadi lebih dingin dibandingkan dengan udara

sekitarnya, sekumpulan duara itu akan kembali ke elevasinya semula. Gerakan ke

bawah akan menghasilkan sekumpulan udara yang lebih hangat dan akan kembali

ke elevasi semula. Dalam kondisi atmosfer seperti ini, gerakan vertikal akan

diabaikan oleh proses pendinginan adiabatik atau pemanasan, dan atmosfer akan

menjadi stabil (stable).

Jika sekumpulan udara terbawa ke atas akan melalui bagian yang mengalami

penurunan tekanan dan akibatnya kumpulanan udara itu akan menyebar. Ekspansi

tadi memerlukan kerja untuk melawan lingkungannya dan terjadi penurunan

temperatur. Biasanya proses ini berlangsung singkat karena itu untuk

menganalisanya dilakukan anggapan tidak terjadi transfer panas pada sekumpulan

udara yang ditinjau serta sekumpulan udara mempunyai kerapatan dan temperatur

sama. Kondisi atmosfer seperti ini dikatakan netral (neutral) dan dikenal dengan

lapse rate adiabatic.

Ketiga kondisi atmosfer ini terlihat pada gambar berikut ini :

Gambar 3.5 Kondisi Stabilitas Atmosfer (Sumber: Cooper & Alley, 1994)

Berdasarkan pembagian keadaan yang terjadi di atmosfer maka akan muncul garis

dry adiabtic lapse yang membatasi antara keadaan stabil dan tidak seperti terlihat

pada gambar di bawah ini.

Gambar 3.6. Hubungan Ambient Lapse Rates Dengan Dry Adiabatic Rate


Pembagian keadaan atmosfer itu terdiri dari :

1. Superadiabtic, keadaan dimana ambient lapse rate berada di atas adiabatic

lapse rate dan atmosfer menjadi tidak stabil.

2. Neutral, keadaan dimana 2 lapse rates akan seimbang.

3. Subadiabatic, keadaan dimana ambient lapse rate berada di bawah

adiabatic lapse rate dan atmosfer menjadi stabil.

4. Isothermal, keadaan ketika temperatur udara konstan di atmosfer maka

ambient lapse rate menjadi nol dan atmosfer stabil.

5. Inversion, keadaan ketika temperatur udara ambien meningkat sesuai

dengan ketinggian maka lapse rate menjadi negatif atau keadaan dimana

udara hangat menyelimuti udara dingin.

Kelembaban Udara Kelembaban adalah konsentrasi uap air air di udara. Konsentrasi dapat dinyatakan

sebagai kelembaban mutlak, kelembaban spesifik, atau kelembaban relatif. Dalam

kaitannya dengan penguapan air yang di udara yang menyebabkan berubahnya

temperatur, kandungan air dalam suhu kamar dapat mencapai 3% pada 30 C (86

F), dan tidak lebih dari sekitar 0.5 % pada 0 C (32 F). Kelembaban Relatif

adalah perbandingan menyangkut tekanan uap air di dalam gas apapun terutama

udara ke keseimbangan tekanan penguapan air, di mana gas dinyatakan jenuh

pada temperatur tersebut, dinyatakan dalam persentase perbandingan antara

massa air saat ini per volume gas dan massa per volume dari gas jenuh (Roberts,

2005). Salah satu faktor yang mempengaruhi pergerakan atmosfer secara vertikal

adalah kepadatan atau densitas udara. Densitas udara sendiri menurut Nevers

(2000) dipengaruhi oleh suhu dan kelembaban. Hukum kesetimbangan gas

menyatakan bahwa kerapatan dipengaruhi perubahan nilai berat molekul (M) dan

suhu (T). Adapun berat molekul sendiri dipengaruhi oleh fraksi mol uap air sebesar

0,023 RH. Kerapatan merupakan massa volume satuan suatu zat. Massa adalah

ukuran jumlah zat, dimana sifat massa itu menimbulkan kelembaban, yaitu

menentang perubahan jumlah gerakan dan menghasilkan daya tarik gravitasi

bahan-bahan lain (Neiburger, 1995).

Kelembaban relatif dalam atmosfer merupakan unsur yang sangat penting untuk

cuaca dan uap air dalam udara. Tinggi rendahnya kelembaban udara dapat

menentukan besar kecilnya kandungan bahan pencemar baik di ruang tertutup dan

ruang terbuka akibat adanya pelarut bahan pencemar yang menyebabkan

terjadinya pencemaran. Sedangkan kelembaban udara juga dipengaruhi oleh

bangunan gedung dan pohon penghijauan di pinggir jalan dan sinar matahari.

Ditambahkan oleh Lakitan (1994), kelembaban udara yang lebih tinggi pada udara

dekat permukaan pada siang hari disebabkan karena penambahan uap air hasil

evapotranspirasi dari permukaan. Proses ini berlangsung karena permukaan tanah

menyerap radiasi matahari selama siang hari tersebut. Pada malam hari akan

berlangsung proses kondensasi atau pengembunan yang memanfaatkan uap air

yang berasal dari udara. Oleh karena itu kandungan uap air di udara dekat

permukaan tersebut akan berkurang.

Kelembaban udara umumnya adalah kelembaban relatif. Perbandingan antara

tekanan uap air aktual dengan tekanan uap air pada kondisi tempat jenuh,

umumnya dinyatakan dengan persen (%). Tekanan uap air adalah tekanan parsial

uap air dalam udara bebas di suatu tempat tertentu dengan jumlah tertentu.

.

Urban Heat Island Akumulasi panas dalam daerah perkotaan pada siang hari akan mengakibatkan

keseimbangan radiatif pada malam hari yang berbeda dengan daerah pedesaan di

sekitarnya yang menyimpan panas lebih sedikit pada siang hari. Oleh karena itu,

akan terjadi suatu gumpalan panas di daerah perkotaan, yang isotermalnya

biasanya terletak di daerah pusat kota. Intensitas gumpalan panas ini akan

bergantung kepada :

Kecepatan angin kritis di atas gumpalan panas, Awan dan presipitasi, Lapisan pencampuran (mixing layer).

1.2.2. Latihan

Buatlah contoh bunga angin berdasar contoh data meteorologi (angin) yang anda

peroleh minimum dalam waktu 1 hari (24 jam). Data angin yang harus ada isiannya

adalah waktu terjadinya (jam), besar kecepatan angin (bisa dalam km/jam atau

knot), arah angin (dalam tiga angka derajat sudut).

buku ajar pencemaran udara

Documents