KABUT FOTO KIMIA1. PendahuluanPencemaran udara adalah kehadiran satu atau lebih substansi fisik, kimia, atau biologi di atmosfer dalam jumlah yang dapat membahayakan kesehatan manusia, hewan, dan tumbuhan, mengganggu estetika dan kenyamanan, atau merusak properti. Pencemar udara dibedakan menjadi dua yaitu, pencemar primer dan pencemar sekunder. Pencemar primer adalah substansi pencemar yang ditimbulkan langsung dari sumber pencemaran udara. Karbon monoksida adalah sebuah contoh dari pencemar udara primer karena ia merupakan hasil dari pembakaran. Pencemar sekunder adalah substansi pencemar yang terbentuk dari reaksi pencemar-pencemar primer di atmosfer. Pembentukan ozon dalam kabut fotokimia adalah sebuah contoh dari pencemaran udara sekunder.Kabut Asap atau lebih dikenal kabut (smokedanfog) adalah sejenis kasus pencemaran udara berat yangbisa terjadi berhari-hari hingga hitungan bulan. Asbut sendiri merupakan koloid jenis aerosol padat dan aerosol cair. Dewasa ini terdapat dua jenis asbut yaitu asbut klasik yang pertama kali mucul, dan asbut fotokimia yang muncul.2. Tujuan Mengetahui bagaimana proses terbentuknya kabut Mengetahui pengertian dari kabut fotokimia Mengetahui sumber-sumber bahan pencemar yang mengakibatkan terjadinya kabut fotokimia Memahami proses timbulan dan penyebaran bahan pencemar penyebab kabut fotokimia Mempelajari dampak yang diakibatkan oleh bahan pencemar yang mengakibatkan kabut fotokimia

Bagaimana kabut terbentuk?Kabut adalah kumpulan tetes-tetes air yang sangat kecil yang melayang-layang di udara. Kabut mirip dengan awan, perbedaannya, awan tidak menyentuh permukaan bumi, sedangkan kabut menyentuh permukaan bumi. Biasanya kabut bisa dilihat di daerah yang dingin atau daerah yang tinggi.Pada umumnya, kabut terbentuk ketika udara yang jenuh akan uap air didinginkan di bawah titik bekunya. Jika udara berada di atas daerah perindustrian, udara itu mungkin juga mengandung asap yang bercampur kabut membentuk kabut berasap, campuran yang mencekik dan pedas yang menyebabkan orang terbatuk. Di kota-kota besar, asap pembuangan mobil dan polutan lainnya mengandung hidrokarbon dan oksida-oksida nitrogen yang dirubah menjadi kabut berasap fotokimia oleh sinar matahari. Ozon dapat terbentuk di dalam kabut berasap ini menambah racun lainnya di dalam udara. Kabut berasap ini mengiritasikan mata dan merusak paru-paru. Seperti hujan asam, kabut berasap dapat dicegah dengan mengehentikan pencemaran atmosfer.Kabut juga dapat terbentuk dari uap air yang berasal dari tanah yang lembab, tanaman-tanaman, sungai, danau, dan lautan. Uap air ini berkembang dan menjadi dingin ketika naik ke udara. Udara dapat menahan uap air hanya dalam jumlah tertentu pada suhu tertentu. Udara pada suhu 30 C dapat mengandung uap air sebangyak 30 gr uap air per m3, maka udara itu mengandung jumlah maksimum uap air yang dapat ditahannya. Volume yang sama pada suhu 20 C udara hanya dapat menahan 17 gr uap air. Sebanyak itulah yang dapat ditahannya pada suhu tersebut. Nah, udara yang mengandung uap air sebanyak yang dapat dikandungnya disebut udara jenuh.Ketika suhu udara turun dan jumlah uap air melewati jumlah maksimum uap air yang dapat ditahan udara, maka sebagian uap air tersebut mulai berubah menjadi embun. Kabut akan hilang ketika suhu udara meningkat dan kemampuan udara menahan uap air bertambah. Menurut istilah yang diakui secara internasional, kabut adalah embun yang mengganggu penglihatan hingga kurang dari 1 Km. Apa itu kabut fotokimia?Kabut fotokimia adalah campuran polutan termasuk ozon, aldehida, dan peroksiasetil nitrat yang dihasilkan dari interaksi nitrogen dioksida dan senyawa-senyawa organik mudah menguap dengan sinar matahari dalam suatu lingkungan hangat. Dua komponen paling merusak dari kabut fotokimia adalah ozon dan peroksiasetil nitrat. Ozon adalah molekul sangat reaktif yang mengganggu jaringan pernafasan dan dapat menyebabkan kerusakan paru-paru yang permanen. Ia juga memusnahkan klorofil dalam tumbuh-tumbuhan. Peroksiasetil nitrat menyebabkan iritasi mata.Dari penelitian diketahui bahwa kabut fotokimia merupakan koloid ( aerosol) yang mengandung gas nitrogen dioksida (NO2) dan gas ozon (O3) yang berasal dari reaksi gas buang kendaraan bermotor dengan sinar matahari. Gas buang kendaraan bermotor umumnya mengandung gas NO, CO dan hidrokarbon. Gas gas itu tersebut selanjutnya akan mengalami reaksi fotokimia yaitu reaksi yang terjadi adanya foton (cahaya). Reaksi fotokimia ini menghasilkan polutan sekunder yang mengandung gas NO2dan ozon (O3) yang akhirnya membentuk kabut.Gas nitrogen monoksida akan bereaksi dengan gas O2 di udara membentuk gas nitrogen dioksida. Sinar matahari terutama pada daerah spektrum panjang gelombang yang lebih rendah dari 400 nm menyebabkan gas NO2terurai menjadi NO dan atom oksigen yang sangat reaktif.Atom oksigen yang dihasilkan sangat reaktif dan bereaksi dengan gas oksigen membeDengan M adalah gas inert ( gas yang stabil dan sukar bereaksi) misalnya N2, Ozon selanjutnya dapat bereaksi dengan ikatan rangakap yang terdapat pada hidrokarbon yang tidak terbakar pada mesin mobil, NO dan O2. Salah satu hasil reaksi fotokimia tersebut adalah senyawa peroksiasetil (PAN) yaitu senyawa yang dapat menyebabkan mata perih dan berair serta menimbulkan sesak nafas.Di kota-kota besar, asap pembuangan mobil dan polutan lainnya mengandung hidrokarbon dan oksida-oksida nitrogen yang dirubah menjadi kabut berasap fotokimia oleh sinar matahari. Ozon dapat terbentuk di dalam kabut berasap ini menambah racun lainnya di dalam udara. Kabut berasap ini mengiritasikan mata dan merusak paru-paru. Seperti hujan asam, kabut berasap dapat dicegah dengan mengehentikan pencemaran atmosfer. Sumber-sumber bahan pencemar yang mengakibatkan terjadinya kabut fotokimia Asap kabut fotokimia (Photochemical smog) merupakan campuran kompleks dari berbagai pencemar yang terbentuk karena reaksi-reaksi kimia yang terjadi dengan adanya sinar matahari. Asap kabut fotokimia disebabkan oleh beberapa senyawa polutan dari beberapa sumber yang merupakan aktivitas manusia sehari-hari. Senyawa-senyawa berbahaya tersebut antara lain:a.Nitrogen Oksida (NOx)Nitrogen Oksida sering disebut NOx yang mempunyai 2 macam bentuk dengan perbedaan sifat, yaitu gas NO2& NO.1. Sifat gas NO2, yaitu memiliki warna coklat kemerahan dan berbau menyengat tajam2. Sifat gas NO, yaitu tidak berwarna dan tidak berbauPencemaran NOx terutama berasal dari gas buang hasil pembakaran generator pembangkit listrik atau pembakaran fosil.Sampai tahun 1999 NOx yang berasal dari alat transportasi laut di Jepang menyumbangkan 38% dari total emisi NOx (25.000 ton/tahun).Kadar Nitrogen Oksida (NOx) di perkotaan lebih besar dibanding daerah pedesaan. Apabiladi lingkungan yang lembab, oksida nitrogen dapat membentukasam nitrat yang bersifat korosif.Tabel 1.1 Prosentase sumber pencemar NOx.NoSumber PencemarProsentase (%)

1Transportasi39,3

2Pembakaran Stasioner (batu bara, minyak, gas alam, kayu)48,5

3Pembuangan Limbah Padat2,9

4Proses Industri1,0

5Lain-lain (Kebakaran hutan, pembakaran limbah pertanian)8,3

b.Hidrokarbon (CxHy)Hidrokarbon (CH) adalah pencemar udara yang berupa gas, cairan atau padatan. Nama hidokarbon berdasarkan penyusun atom C dan atom H yang terikat secara ikatan lurus (rantai) atau ikatan cincin (tertutup). Jumlah atom C menentukan bentuk pencemar hidrokarbon pada suhu kamar:1.Jumlah atom C pendekgascontoh:C-1 : Metana C-2 : Etana C-3 : Propana C-4 : Butana2.Jumlah atom C sedangcairancontoh: C- 5-15 : Pentana Pentadekana3.Jumlah atom C panjangpadatancontoh: C- 16-30 : Heksadekana-propakontana

Sumber utama penghasil hidrokarbon paling besar berasal dari transportasi karena penggunaan senyawa hidrokarbon sebagai bahan bakar. Sumber kedua adalah pembakaran limbah lainnya.Tabel 1.2 Prosentase sumber pencemar hidrokarbonNoSumber PencemarProsentase (%)

1Transportasi51,9

2Pembakaran Stationer(batubara, minyak, gas alam, kayu)2,2

3Proses Industri14,4

4Pembuangan limbah padat5,0

5Lain-lain(Pembakaran hutan, limbah & pertanian)26,5

c.CO (Karbon Monoksida)Suatu gas tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa.Pembentukan CO merupakan fungsi dari rasio kebutuhan udara dan bahan bakar dalam proses pembakaran di dalam ruang bakar mesin diesel. Percampuran yang baik antara udara dan bahan bakar terutama yang terjadi pada mesin-mesin yang menggunakan Turbocharge merupakan salah satu strategi untuk meminimalkan emisi CO.Kendaraan bermotor yang digunakan secara umum menyumbang 10.00040.000 ppm CO, sedangkan standar kualitas udara bersih jika mengandung CO sebesar 0,1 ppm dan maksimal sebesar 10 ppm.Tabel 1.3 Prosentase sumber pencemar Karbon MonoksidaNoSumber PencemarProsentase (%)

1Transportasi63,8

2Pembakaran Stationer(batubara, minyak, gas alam, kayu)1,9

3Pembuangan limbah padat7,8

4Proses Industri9,6

5Lain-lain(Kebakaran hutan, pembakaran limbah pertanian)16,9

Proses timbulnya dan pencemaran kabut fotokimiaA.Nitrogen Oksida (NOx)Secara umum reaksi NOx adalah sebagai berikut: N2+O22NO 2NO + O22NO2Keberadaan NOx di udara dapat dipengaruhi oleh sinar matahari yang mengikuti Daur reaksi fotolitik NO2.Reaksi sebagai berikut : NO2+ sinar matahari NO + O O + O2 O3(ozon) O3+ NO NO2+ O2B.Hidrokarbon (CxHy)Sumber utama hidrokabon adalah minyak bumi yang merupakan campurandariberbagaifraksiH dan C. PemisahanfraksiH-Cdilakukandengan proses destilasikolom.Bensin merupakan fraksi minyak bumi yang paling banyak digunakan. Bahan bakar bensin adalah campuran yang kompleks dari destilasi hidrokarbon antara sekitar 30oC-210oC yang terdiri dari 200-300 komponen pada kisaran hidrokarbon C4 sampai C11. Kandungan bensin terbesar adalah senyawa Oktana/isooktana. senyawa Oktana adalah senyawa hidrokarbon yang digunakan sebagai patokan untuk menentukan kualitas bahan bakar (bensin) yang dikenal dengan istilah angka oktan. Angka oktan adalah angka yang menunjukkan seberapa besar tekanan yang bisa diberikan sebelumbensinterbakar secara spontan.C.Karbon Monoksida (CO)Proses pembentukan karbon monoksida antara lain:1.Pembakaran bahan bakar fosil dengan udaraPembakaran bahan bakar fosil dengan harga ER (equivalent Ratio) > 1, dimana bahan bakar yang digunakan lebih banyak dari udara dapat memungkinkan terjadinya gas CO : C + O2 2 COKalau jumlah udara lebih banyak akan terjadi reaksi selanjutnya : CO + 0,5 O2CO2Reaksi pembentukan CO lebih cepat dibanding reaksi pembentukan CO2, sehingga hasil pembakaran lebih mungkin terjadi gas CO.

2.Pada suhu tinggi terjadi reaksi antara gas CO2dengan CPada suhu tinggi terjadi pemicu reaksi antara CO2dengan C pada reaksi sebagai berikut : CO2 + C2 CO

3.Pada suhu tinggi, gas CO2 dapat terurai kembali menjadi COReaksi pembakaran yang menghasilkan panas dan suhu tinggi akan mempercepat penguraian CO2menjadi CO dan O2: CO2 CO + 0,5 O2Semakin tinggi suhu reaksi akan semakin mempercepat terjadinya disosiasi CO2.

D.Peroxy Acetyl NitrateReaksi pembentukan PAN secara rinci adalah sebagai berikut:1.Mengikuti daur reaksi NOxNO2+ Sinar matahariNO + O O + O2O3 O3+ NONO2+ O22.Pembentukan asam nitrat O3+ NO2NO3+ O2 NO3+ NO2+ H2O 2 HNO3 NO + NO2+ H2O 2 HNO2 HNO2+ sinar matahariNO + OH3. Pembentukan Aldehida & Radikal Peroxyl: CO + OH + O2CO2+ HO2 HO2+ NONO2+ OH HC + O R* + RO* HC + O3l RO2* + m RCHO HC + OHn RO2* + o RCHO HC + RO2p RO2* + q RCHO4. Oksidasi NO menjadi NO2 RO2+ NONO2+ RO*5. Pembentukan Peroxy Acetyl Nitrate RO2+ NO2Peroxy Acetyl Nitrate

Dampak pencemarana.Nitrogen Oksida (NOx)Organ tubuh yang paling peka terhadap pencemaran gas NO2adalah paru-paru. Paru-Paru yang terkontaminasi gas NO2akan membengkak sehingga penderita sulit bernafas dan dapat menyebabkan kematian. Konsentrasi NO yang tinggi mengakibatkan kejang-kejang, bila keracunan berlanjut mengakibatkan kelumpuhan. NO akan lebih berbahaya jika teroksidasi menjadi NO2.Pencemaran NOx tidak hanya mengganggu manusia, tetapi juga mencemari tanaman dan hewan. Pengaruh gas NOx pada tanaman antara lain timbulnya bintik-bintik pada daun. Pada konsentrasi tinggi menyebabkan kerusakan jaringan pada daun (nekrosis).Konsentrasi NO sebanyak 10 ppm dapat menurunkan kemampuan fotosisntesis tanaman sampai 60-70%.

b.Hidrokarbon (CxHy)Jumlah hidrokarbon di udara dalam jumlah kecil tidak terlalu toxic. Namun dalam jumlah besar, sifat toxic meningkat karena berinteraksi dengan gas lainya membentuk ikatan baru yakni PAH (Polycyclic Aromatic Hydrocarbon). PAH bersifat karsinogenik yang merangsang terbentuknya sel-sel kanker apabila terhisap paru-paru.Dalam keadan uap, hidrokarbon dapat menyebabkan iritasi pada membran mukosa, apabila terhisap ke paru-paru akan menimbulkan luka di bagian dalam yang menimbulkan infeksi. Tabel 1.4 Dampak pencemaran hidrokarbonSenyawa HidrokarbonKonsentrasi(ppm)Pengaruhnya dalam tubuh

Benzena100Iritasi pada mukosa

3000Lemas (0,5-1 jam)

7500Paralysys (0,5-1 jam)

20000Kematian (5-10 menit)

Toluena200Pusing, lemah, pandangan kabur setelah 8 jam

600Gangguan syaraf hingga kematian

c.Karbon Monoksida (CO)Gas CO tidak berbau dan tidak berwarna. Pada keadaan normal konsentrasinya di udara 0,1 ppm, dan di kota dengan lalu lintas padat 10 - 15 ppm. Dampak pencemaran oleh gas CO antara lain:Bagi manusia dampak CO dapat menyebabkan gangguan kesehatan sampai kematian, karena CO bersifat racun metabolis, ikut bereaksi secara metabolis dengan hemoglobin dalam darah (Hb) :Hb + O2O2Hb (oksihemoglobin)Hb + COCOHb (karboksihemoglobin)COHb 140 kali lebih stabil daripada O2Hb.Tabel 1.5 Dampak pencemaran Karbon MonoksidaKadar COWaktu kontakDampak pada tubuh

100 ppmsebentarDianggap aman

30 ppm8 jamMenimbulkan pusing dan mual

1000 ppm1 jamPusing dan kulit berubah kemerah-merahan

1300 ppm1 jamKulit jadi merah tua dan rasa pusing yang hebat

> 1300 ppm1 jamLebih hebat hingga kematian