Bab 1 PENDAHULUAN | |
| | |
1.1. GARIS-GARIS BESAR POKOK PEMBELAJARAN | |
Latar Belakang | Udara merupakan faktor yang penting dalam kehidupan, namun dengan meningkatnya pembangunan fisik kota dan pusat-pusat industri, kualitas udara telah mengalami perubahan. Udara yang dulunya segar kini kering dan kotor. Hal ini bila tidak segera ditanggulangi, perubahan tersebut dapat membahayakan kesehatan manusia, kehidupan hewan serta tumbuhan. |
Deskripsi Singkat | Mata Diklat ini membahas tentang pencemaran udara meliputi: pengertian pencemaran udara, klasifikasi pencemaran udara, jenis-jenis bahan pencemaran udara dan penyebab pencemaran udara, serta dampak pencemaran udara terhadap kesehatan, tanaman, bangunan, dan iklim |
Tujuan Pembelajaran | Kompetensi Dasar : Peserta diharapkan mampu menjelaskan tentang pencemaran udara dan dampaknya terhadap berbagai sektor Indikator Keberhasilan : ü Peserta mampu menjelaskan tentang pencemaran udara ü Peserta mampu menguraikan dampak pencemaran udara |
Materi Pokok dan Sub Materi Pokok | Pencemaran Udara ü Pengertian Pencemaran Udara ü Klasifikasi Pencemaran Udara ü Jenis-Jenis Bahan Pencemaran Udara Dampak Pencemaran Udara ü Dampak Terhadap Kesehatan ü Dampak Terhadap Tumbuhan ü Dampak Terhadap Aspek Estetika ü Dampak Terhadap Bangunan ü Dampak Terhadap Iklim Hujan Asam ü Sejarah, Definisi, dan Penyebab Hujan Asam ü Pembentukan Hujan Asam ü Dampak Hujan Asam |
Bab 2 PENCEMARAN UDARA | |
| | |
| Indikator Keberhasilan | Peserta mampu menjelaskan tentang pencemaran udara. |
2.1. PENGERTIAN PENCEMARAN UDARA | |
| | Sebagaimana telah diketahui, BMKG memantau kualitas udara (KU) secara konsisten dan terus menerus di Indonesia. Mengacu pada tugas pokok dan misi BMKG serta pedoman pemantauan kimia atmosfer WMO, pemantauan ini bertujuan untuk mengamati trend kualitas udara serta komposisi kimia air hujan di Indonesia. Hasil pemantauan ini dapat memberikan informasi yang berhubungan dengan kondisi lingkungan, kesehatan, dan bahkan fenomena perubahan iklim di Indonesia. Stasiun-stasiun pemantau kualitas udara BMKG umumnya merupakan stasiun-stasiun BMKG yang telah memiliki status sebagai Stasiun Meteorologi, Stasiun Klimatologi, atau Stasiun Geofisika BMKG. Kondisi ini sangat baik karena stasiun-stasiun tersebut juga mengamati aspek meteorologis sehingga data kualitas udara yang dilaporkan bersinergi dengan data meteorologis setempat. Sinergi ini dapat menjelaskan keadaan sewaktu data kualitas udara yang dihasilkan cenderung berbeda dari data kualitas udara reguler maupun rata-rata. Parameter kualitas udara di sampling secara serentak sesuai dengan jadwal yang ditentukan oleh Kantor Pusat BMKG. Hasil sampling tersebut dikirimkan langsung ke Laboratorium Kualitas Udara – BMKG untuk dianalisis lebih lanjut sehingga konsentrasi parameter kualitas udara dapat segera ditentukan. Informasi yang didapat dari hasil analisis Laboratorium KU – BMKG adalah konsentrasi SPM, konsentrasi aerosol, konsentrasi gas SO2 dan NO2, dan konsentrasi kimia air hujan. |
Definisi | Pencemaran udara diartikan sebagai adanya bahan-bahan atau zat-zat asing di dalam udara yang menyebabkan perubahan susunan (komposisi) udara dari keadaan normalnya. Kehadiran bahan atau zat asing di dalam udara dalam jumlah tertentu serta berada di udara dalam waktu yang cukup lama, akan dapat mengganggu kehidupan manusia. Bila keadaan seperti itu terjadi maka udara dikatakan telah tercemar. Berdasarkan Peraturan Pemerintah RI No. 41 tahun 1999 mengenai Pengendalian Pencemaran udara, yang dimaksud dengan pencemaran udara adalah masuknya atau dimaksuknya zat, energi dan/atau komponen lain ke dalam udara ambient oleh kegiatan manusia sehingga mutu udara ambient turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan udara ambient tidak memenuhi fungsinya. |
2.2. KLASIFIKASI PENCEMARAN UDARA | |
| | Telah disadari bersama, kualitas udara saat ini telah menjadi persoalan global, karena udara telah tercemar akibat aktivitas manusia dan proses alam. Masuknya zat pencemar ke dalam udara dapat secara alamiah, misalnya asap kebakaran hutan, akibat gunung berapi, debu meteorit dan pancaran garam dari laut ; juga sebagian besar disebabkan oleh kegiatan manusia, misalnya akibat aktivitas transportasi, industri, pembuangan sampah, baik akibat proses dekomposisi ataupun pembakaran serta kegiatan rumah tangga |
Zat Pencemar Primer | Terdapat 2 klasifikasi pencemar yaitu sebagai berikut : yaitu zat kimia yang langsung mengkontaminasi udara dalam konsentrasi yang membahayakan. Zat tersebut bersal dari komponen udara alamiah seperti karbon dioksida, yang meningkat diatas konsentrasi normal, atau sesuatu yang tidak biasanya, ditemukan dalam udara, misalnya timbal. Sumber bahan pencemar primer dapat dibagi lagi menjadi dua golongan besar : 1. Sumber alamiah Beberapa kegiatan alam yang bisa menyebabkan pencemaran udara adalah kegiatan gunung berapi, kebakaran hutan, kegiatan mikroorganisme, dan lain-lain. Bahan pencemar yang dihasilkan umumnya adalah asap, gas-gas, dan debu. 2. Sumber buatan manusia |
Zat Pencemar Sekunder | yaitu zat kimia berbahaya yang terbentuk di atmosfer melalui reaksi kimia antar komponen-komponen udara. |
2.3. JENIS-JENIS BAHAN PENCEMARAN UDARA | |
| | Ada beberapa bahan pencemar udara yang sering ditemukan di kota-kota. Dilihat dari ciri fisik, bahan pencemar dapat berupa : a. Partikel (debu, aerosol, timah hitam) b. Gas (karbon monoksida / CO, sulfur oksida / SOx, hidrokarbon, nitrogen oksida / NOx, H2S dan oksidant ozon dan PAN) c. Energi (suhu dan kebisingan) |
Partikulat (PM) | Bahan-bahan pencemar ini dikenakan peraturan khusus untuk pengawasannya karena bisa membahayakan kesehatan.Partikel adalah pencemar udara yang dapat berada bersama-sama dengan bahan atau bentuk pencemar lainnya. Partikel dapat diartikan secara murni atau sempit sebagai bahan pencemar udara yang berbentuk padatan. Namun dalam pengertian partikulat debu yang lebih luas, dalam kaitannya dengan masalah pencemaran lingkungan, pencemar partikel dapat meliputi berbagai macam bentuk, mulai dari bentuk yang sederhana sampai dengan bentuk yang rumit atau kompleks yang kesemuanya merupakan bentuk pencemaran udara. Sumber pencemaran partikel dapat berasal dari peristiwa alami dan dapat juga berasal dari aktivitas manusia. Pencemaran partikel yang berasal dari alam, adalah sebagai berikut : a. Debu tanah/pasir halus yang terbang terbawa oleh angin kencang. b. Abu dan bahan-bahan vulkanik yang terlempar ke udara akibat letusan gunung berapi. c. Semburan uap air panas di sekitar daerah sumber panas bumi di daerah pegunungan. Sumber pencemaran partikel akibat aktivitas manusia sebagian besar berasal dari pembakaran batubara, proses industri, kebakaran hutan dan gas buangan alat transportasi. Debu adalah zat padat yang dihasilkan oleh manusia atau alam dan merupakan hasil dari proses pemecahan suatu bahan. Debu adalah zat padat yang berukuran 0,1 – 25 mikron. Debu termasuk kedalam golongan partikulat. Yang dimaksud dengan partikulat adalah zat padat/cair yang halus, dan tersuspensi diudara, misalnya embun, debu, asap, fumes dan fog. Partikel menyebar di atmosfer akibat dari berbagai proses alami, seperti letusan vulkano, hembusan debu serta tanah oleh angin. Aktifitas manusia juga berperan dalam penyebaran partikel, misal dalam bentuk partikel debu dan asbes dari bahan bangunan, abu terbang dari proses peleburan baja dan asap dari proses pembakarana tidak sempuran, terutama dari batu arang. Sumber partikel yang utama adalah pembakaran bahan bakar dari sumbernya. Diikuti oleh proses– proses industri. Partikel di atmosfer dalam bentuk suspensi, yang terdiri atas partikel– partikel padat cair. Ukuran partikel dari 100 mikron hingga kurang dari 0,01 mikron. Terdapat hubungan antara ukuran partikel polutan dengan sumbernya. Partikel sebagai pencemar udara mempunyai waktu hidup yaitu pada saat partikel masih melayang-layang sebagai pencemar di duara 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. Partikel debu dapat dibagi atas 3 jenis, yaitu debu organik, debu mineral, dan debu metal. Sumber debu bermacam-macam, tergantung jenis debunya. Partikel debu dipengaruhi oleh daya tarik bumi sehingga cenderung untuk mengendap di permukaan bumi. Partikel debu juga dapat membentuk “flok” sehingga ukurannya menjadi lebih besar permukaannya cenderung untuk basah. Sifat-sifat ini membuat ukurannya menjadi lebih besar sehingga memudahkan proses pengendapannya di permukaan bumi dengan bantuan gaya tarik bumi. Partikel debu dengan diameter 1 milimikron mempunyai kemampuan untuk menghamburkan sinar matahari. Polusi udara oleh partikel berhubungan erat dengan SO2. Partikel SO2 berasal dari sumber yang sama yaitu pembakaran bahan bakar fosil yang satu sama lain saling bereaksi secara sinergis dalam memberikan dampak terhadap kesehatan manusia. Benda partikel ini sering disebut sebagai asap atau jelaga, benda-benda partikulat ini sering merupakan pencemar udara yang paling kentara dan biasanya juga paling berbahaya. Sebagian benda partikulat keluar dari cerobong pabrik sebagai asap hitam tebal, tapi yang paling berbahaya adalah partikel-partikel halus butiran-butiran yang sangat kecil sehingga dapat menembus bagian terdalam paru-paru. Sebagian besar partikel halus ini terbentuk dengan polutan lain terutama sulfur dioksida dan oksida nitrogen dan secara kimiawi berubah dan membentuk zat-zat nitrat dan sulfat. Partikulat digunakan untuk memberikan gambaran partikel cair atau padat yang tersebar di udara dengan ukuran 0,001 µm sampai 500 µm. Partikulat mengandung zat-zat organik maupun zat-zat non organik yang terbentuk dari berbagai macam materi dan bahan kimia. Ukuran partikel dapat menggambarkan seberapa jauh partikel dapat terbawa angin, efek yang ditimbulkannya, sumber pencemarannya dan lamanya masa tinggal partikel di udara. Berdasarkan lamanya partikel tersuspensi di udara dan rentang ukurannya, partikel dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu dust fall (setteable particulate) dan suspended particulate matter (SPM). Dust fall adalah partikel berbentuk lebih besar dari 10 µm. SPM adalah partikel yang ukurannya lebih kecil dari 10µm dan keberadaannya terutama berasal dari proses industri dan pembakaran. Partikel yang masuk ke dalam paru-paru dapat membahayakan manusia karena: a. Sifat-sifat kimia dan fisik dari partikel tersebut mungkin beracun b. Partikel yang masuk tersebut bersifat inert c. Partikel tersebut membawa molekul-molekul gas berbahaya dengan cara mengabsorbsi maupun mengadsorpsi yang menyebabkan molekul-molekul gas tersebut dapat mencapai dan tertinggal dalam paru-paru yang sensitif. Benda partikulat, asap dan jelaga disebut benda partikel tetapi bentuk yang paling berbahaya dari benda padat ini adalah partikel-partikel sangat kecil dan halus yang dapat menembus ke dalam paru-paru yang hanya dilindungi oleh dinding tipis setebal molekul. Sering disebut PM10 karena benda partikel tersebut lebih kecil dari 10 mikron, kebanyakan partikel halus itu berasal dari senyawa sulfus dan nitrogen yang dalam selang waktu beberapa jam atau beberapa hari berubah dari gas menjadi padat. Besarnya ukuran partikel debu yang dapat masuk ke dalam saluran pernafasan manusia adalah yang berukuran 0,1 µm sampai 10 µm dan berada di udara sebagai suspended particulate matter. Partikel debu dengan ukuran lebih > 10 µm akan lebih cepat mengendap ke permukaan sehingga kesempatan terjadinya pemajanan pada manusia menjadi lebih kecil dan kalaupun terjadi akan tertahan oleh saluran pernafasan bagian atas. Debu yang dapat dihirup disebut debu inhalable dengan diameter ≤ 10 µm dan berbahaya bagi saluran pernafasan karena mempunyai kemampuan merusak paru-paru. Sebagian debu yang masuk ke saluran pernafasan berukuran 5 µm akan sampai ke alveoli. |
Karbon Monoksida (CO) | Karbon monoksida (CO) adalah suatu gas yang tidak berwarna, tidak berbau dan juga tidak berasa. Karbon monoksida yang terdapat di alam terbentuk dari salah satu proses sebagai berikut: a. Pembakaran tidak lengkap terhadap karbon atau komponen yang mengandung karbon. b. Reaksi antara karbon dioksida dan komponen yang mengandung karbon pada suhu tinggi. c. Pada suhu tinggi, karbon dioksida terurai menjadi CO dan O Gas CO sebagian besar berasal dari pembakaran bahan bakar fosil dengan udara, berupa gas buangan. Kota besar yang padat lalu lintasnya akan banyak menghasilkan gas CO sehingga kadar CO dalam udara relatif tinggi dibandingkan dengan daerah pedesaan. Secara alamiah gas CO dapat juga terbentuk walaupun jumlahnya relatif sedikit, seperti gas hasil kegiatan gunung berapi, proses biologi dan lain-lain. Secara sederhana pembakaran karbon dalam minyak bakar terjadi melalui beberapa tahap sebagai berikut : 2C + O2 ——–> 2CO 2CO + O2 ——–> 2CO2 Reaksi pertama berlangsung sepuluh kali lebih cepat daripada reaksi kedua, oleh karena itu CO merupakan intermediat pada reaksi pembakaran tersebut dan dapat merupakan produk akhir jika jumlah O2 tidak cukup untuk melangsungkan reaksi kedua. CO juga dapat merupakan produk akhir meskipun jumlah oksigen di dalam campuran pembakaran cukup, tetapi antara minyak bakar dan udara tidak tercampur rata. Pencampuran yang tidak rata antara minyak bakar dengan udara menghasilkan beberapa tempat yang kekurangan oksigen. Semakin rendah perbandingan antara udara dengan minyak bakar, semakin tinggi jumlah karbon monoksida yang dihasilkan. Penyebaran gas CO di udara tergantung pada keadaan lingkungan. Untuk daerah perkotaan yang banyak kegiatan industrinya dan lalu lintasnya padat, udaranya sudah banyak tercemar oleh gas CO. Sedangkan daerah pinggiran kota atau desa, cemaran CO di udara relatif sedikit. Ternyata tanah yang masih terbuka di mana belum ada bangunan di atasnya, dapat membantu penyerapan gas CO. Hal ini disebabkan mikroorganisme yang ada di dalam tanah mampu menyerap gas CO yang terdapat di udara. Angin dapat mengurangi konsentrasi gas CO pada suatu tempat karena dipindahkan ke tempat lain. Kendaraan bermotor merupakan sumber polutan CO yang utama (sekitar 59,2%), maka daerah-daerah yang berpenduduk padat dengan lalu lintas ramai memperlihatkan tingkat polusi CO yang tinggi. Konsentrasi CO di udara per waktu dalam satu hari dipengaruhi oleh kesibukan atau aktivitas kendaraan bermotor yang ada. Semakin ramai kendaraan bermotor yang ada, semakin tinggi tingkat polusi CO di udara. Konsentrasi CO di udara pada tempat tertentu dipengaruhi oleh kecepatan emisi (pelepasan) CO di udara dan kecepatan dispersi dan pembersihan CO dari udara. Pada daerah perkotaan kecepatan pembersihan CO dari udara sangat lambat, oleh karena itu kecepatan dipersi dan pembersihan CO dari udara sangat menentukan konsentrasi CO di udara. Kecepatan dispersi dipengaruhi langsung oleh faktor-faktor meteorologi seperti kecepatan dan arah angin, turbulensi udara, dan stabilitas atmosfer. Di kota-kota besar, meskipun turbulensi ditimbulkan karena adanya kendaraan yang bergerak dan aliran udara di atas dan di sekeliling bangunan, tetapi karena keterbatasan ruangan maka gerakan udara sangat terbatas sehingga konsentrasi CO di udara dapat meningkat. |
Sulfur Oksida (SOx) | Gas belerang oksida atau sering ditulis dengan SOx, terdiri dari gas SO2 dan gas SO3 yang keduanya mempunyai sifat berbeda. Gas SO2 berbau sangat tajam dan tidak mudah terbakar, sedangkan gas SO3 bersifat sangat reaktif. Gas SO3 mudah bereaksi dengan uap air yang ada di udara untuk membentuk asam sulfas atau H2SO4. Asam sulfat ini sangat reaktif, mudah bereaksi (memakan) benda-benda lain yang mengakibatkan kerusakan, seperti proses pengkaratan (korosi) dan proses kimiawi lainnya. Konsentrasi gas SO2 di udara akan mulai terdeteksi oleh indera manusia (tercium baunya) manakala konsentrasinya berkisar antara 0,3 – 1 ppm. Hanya sepertiga dari jumlah sulfur yang terdapat di atmosfer merupakan hasil dari aktivitas manusia, dan kebanyakan dalam bentuk SO2 . Sebanyak dua pertiga dari jumlah sulfur di atmosfer berasal dari sumber-sumber alam seperti volcano, dan terdapat dalam bentuk H2S dan oksida. Masalah yang ditimbulkan oleh polutan yang dibuat manusia adalah dalam hal distribusinya yang tidak merata sehingga terkonsentrasi pada daerah tertentu, bukan dari jumlah keseluruhannya, sedangkan polusi dari sumber alam biasanya lebih tersebar merata. Transportasi bukan merupakan sumber utama polutan SOx tetapi pembakaran bahan bakar pada sumbernya merupakan sumber utama polutan SOx, misalnya pembakaran batu arang, minyak bakar, gas, kayu dan sebagainya Pembakaran bahan-bahan yang mengandung sulfur akan menghasilkan kedua bentuk sulfur oksida, tetapi jumlah relatif masing-masing tidak dipengaruhi oleh jumlah oksigen yang tersedia. Meskipun udara tersedia dalam jumlah cukup, SO2 selalu terbentuk dalam jumlah terbesar. Jumlah SO2 yang terbentuk dipengaruhi oleh kondisi reaksi, terutama suhu dan bervariasi dari 1 sampai 10% dari total SOx. Mekanisme pembentukan SOx dapat dituliskan dalam dua tahap reaksi sebagai berikut : S + O2 ————> SO2 2SO2 + O2 ————> 2SO3 SO3 biasanya diproduksi dalam jumlah kecil selama pembakaran. Hal ini disebabkan oleh dua faktor yang menyangkut reaksi terakhir tersebut di atas. Faktor pertama adalah kecepatan reaksi yang terjadi, dan faktor kedua adalah konsentrasi SO3 dalam campuran ekuilibrium yang dihasilkan dari reaksi tersebut. Reaksi pembentukan SO3 berlangsung sangat lambat pada suhu relatif rendah (misalnya pada 200oC), tetapi kecepatan reaksi meningkat dengan kenaikan suhu. Oleh karena itu produksi SO3 dirangsang pada suhu tinggi karena faktor kecepatan. Tetapi campuran ekuilibrium yang dihasilkan pada suhu rendah mengandung persentase SO3 lebih tinggi daripada campuran yang dihasilkan pada suhu tinggi. Jadi faktor konsentrasi ekuilibrium merangsang produksi SO3 pada suhu lebih rendah. Jelas bahwa kedua faktor tersebut mempunyai kecenderungan untuk menghambat satu sama lain selama pembakaran. Pada suhu tinggi reaksi mengakibatkan ekuilibrium tercapai dengan cepat karena kecepatan reaksi tinggi, tetapi hanya sedikit SO3 terdapat di dalam campuran. Pada suhu rendah, reaksi berlangsung sangat lambat sehingga kondisi ekuilibrium (sesuai dengan konsentrasi SO3 tinggi) tidak pernah tercapai. Jadi produksi SO3 terhambat pada zona pembakaran suhu tinggi karena kondisi ekuilibrium. Jika produk dijauhkan dari zona tersebut dan didinginkan, kondisi ekuilibrium dapat tercapai, tetapi kecepatan reaksi akan menghambat pembenutkan SO3 dalam jumlah tinggi. Adanya SO3 di udara dalam bentuk gas hanya mungkin jika konsentrasi uap air sangat rendah. Jika usap air terdapat dalam jumlah cukup seperti biasanya, SO3 dan air akan segera bergabung membentuk droplet asam sulfat (H2SO4). Setelah berada di atmosfer, sebagian SO2 akan diubah menjadi SO3 (kemudian menjadi H2SO4) oleh proses-proses fotolitik dan katalitik. Jumlah SO2 yang teroksidasi menjadi SO3 dipengaruhi oleh beberapa faktor termasuk jumlah air yang tersedia, intensitas, waktu dan distribusi spektrum sinar matahari. |
Nitrogen Oksida (NOx) | Nitrogen oksida sering disebut dengan NOx, karena oksida nitrogen Mempunyai 2 macam bentuk yang sifatnya berbeda, yaitu gas NO2 dan gas NO. Sifat gas NO2 adalah berwarna dan berbau, sedangkan gas NO tidak berwarna dan tidak berbau. Warna gas NO2 adalah merah kecoklatan dan berbau tajam menyengat hidung. Dari seluruh jumlah NOx yang dibebaskan ke atmosfer, jumlah yang terbanyak adalah dalam bentuk NO yang diproduksi NO2 oleh aktivitas bakteri. Akan tetapi polusi NO dari sumber alami ini tidak merupakan masalah karena tersebar secara merata sehingga jumlahnya menjadi kecil. Yang menjadi masalah adalah polusi NO yang diproduksi oleh kegiatan manusia karena jumlahnya akan meningkat hanya pada tempat-tempat tertentu Konsentrasi NOx di udara di daeraah perkotaan biasanya 10-100 kali lebih tinggi daripada di udara daerah pedesaan. Konsentrasi NOx di udara daerah perkotaan dapat mencapai 0,5 ppm (500 ppb). Seperti halnya CO, emisi nitrogen oksida dipengaruhi oleh kepadatan penduduk karena sumber utama NOx yang diproduksi manusia adalah dari pembakaran, dan kebanyakan pembakaran disebabkan oleh kendaraan, produksi energi dan pembuangan sampah. Sebagian besar emisi NOx yang dibuat manusia berasal dari pembakaran arang, minyak, gas alam dan bensin. Oksida yang lebih rendah yaitu NO terdapat di atmosfer dalam jumlah lebih besar daripada NO2. Pembentukan NO dan NO2 mencakup reaksi antara nitrogen dan oksigen di udara sehingga membentuk NO, kemudian reaksi selanjutnya antara NO dengan lebih banyak oksigen membentuk NO2. Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut : N2 + O2 ———> 2NO 2NO + O2 ———> 2NO2 Udara terdiri dari sekitar 80% volume nitrogen dan 20% volume oksigen. Pada suhu kamar kedua gas ini hanya sedikit mempunyai kecenderungan untuk bereaksi satu sama lain. Pada suhu yang lebih tinggi (di atas 1210oC) keduanya dapat bereaksi membentuk nitric oksida dalam jumlah tinggi sehingga mengakibatkan polusi udara. Dalam proses pembakaran, suhu yang digunakan biasanya mencapai 1210-1765oC dengan adanya udara, oleh karena itu reaksi ini merupakan sumber NO yang penting. Jadi reaksi pembentukan NO merupakan hasil samping dalam proses pembakaran. Pembentukan NO dirangsang hanya pada suhu tinggi, oleh karena itu NO di dalam campuran ekuilibrium pada suhu tinggi akan terdisosiasi kembali menjadi N2 dan O2 jika suhu campuran tersebut diturunkan perlahan-lahan untuk memberikan waktu yang cukup bagi NO untuk terdisosiasi. Akan tetapi jika campuran ekuilibrium tersebut didinginkan secara mendadak, akan banyak NO yang masih terdapat pada campuran suhu rendah tersebut. Pendinginan cepat tersebut sering terjadi pada proses pembakaran. Reaksi pembentukan NO2 dari NO dan O2 terjadi dalam jumlah relatif kecil, meskipun dengan adanya udara berlebih. Hal ini berbeda dengan reaksi pembentukan CO2 dari CO dan O2, dimana kelebihan udara akan mengakibatkan pembentukan CO2 secara cepat. Pembentukan NO2 yang lambat ini disebabkan kecepatan reaksi sangat dipengaruhi oleh suhu dan konsentrasi NO. Reaksi pembentukan NO2 berlangsung lebih lambat pada suhu yang lebih tinggi. Pada suhu 1100oC jumlah NO2 yang terbentuk biasanya kurang dari 0,5% dari total NOx . kecepatan reaksi pembentukan NO2 dipengaruhi oleh konsentrasi oksigen dan kuadrat dari konsentrasi NO. Hal ini berarti jika konsentrasi NO bertambah menjadi dua kalinya maka kecepatan reaksi akan naik menjadi empat kalinya, dan jika konsentrasi NO berkurang menjadi setengahnya. NO yang dikeluarkan ke udara luar bersama-sama dengan gas buangan lainnya akan mengalami pendinginann secara cepat dan terencerkan sebanyak 100 kalinya. |
Oksidan Fotokimia | Oksidan fotokimia adalah komponen atmosfer yang diproduksi oleh proses fotomikia, yaitu suatu proses kimia yang mebutuhkan sinar, yang akan mengoksidasi komponen-komponen yang tidak segera dapat dioksidasi oleh gas oksigen. Senyawa yang terbentuk merupakan polutan sekunder yang diproduksi karena interaksi antara polutan primer dengan sinar. oksidan-fotokimiaHidrokarbon merupakan komponen yang berperan dalam produksi oksidan fotokimia. Reaksi ini juga melibatkan siklus fotolitik NO2. Polutan sekunder yang paling berbahaya yang dihasilkan oleh reaksi hidrokarbon dalam siklus tersebut adalah ozon (O3) dan peroksiasetilnitrat, yaitu salah satu komponen yang paling sederhana dari grup peroksiasilnitrat (PAN) Oksidan yang terutama adalah ozon (O3), nitrogen dioksida (NO2) dan peroxyacylnitrate (PAN). NO2 berasal dari hasil reaksi fotokimia NO dengan oksigen di udara. Sedangkan ozon dan PAN berasal dari reaksi fotokimia NO, NO2, SO2 dan radiakal hidrokarbon. Ozon bukan merupakan hidrokarbon tetapi konsentrasi O3 di atmosfer naik sebagai akibat langsung dari reaksi hidrokarbon, sedangkan PAN merupakan turunan hidrokarbon. Hasil reaksi antara O dengan hidrokarbon merupakan produk intermediat yang sangat reaktif yang disebut hidrokarbon radikal bebas (RO2). Radikal bebas semacam ini dapat bereaksi lebih lanjut dengan berbagai komponen termasuk NO, NO2, O2, O3 dan hidrokarbon lainnya. Beberapa reaksi yang mungkin terjadi di antara bermacam-macam reaksi tersebut adalah sebagai berikut: a. Radikal bebas bereaksi cepat dengan NO membentuk NO2. Karena NO dihilangkan dari siklus tersebut, akibatnya mekanisme normal untuk menghilangkan O3 dari siklus tidak terjadi, sehingga konsentrasi O3 meningkat. b. Radikal bebas dapat bereaksi dengan O2 dan NO2 membentuk peroksiasilnitrat. c. Radikal bebas dapat bereaksi dengan hidrokarbon lainnya dan komponen oksigen membentuk komponen-komponen organik lainnya yang tidak diinginkan. Campuran produk-produk sebagai akibat gangguan hidrokarbon di dalam siklus fotolitik NO2 disebut smog fotokimia, yaitu terdiri dari kumpulan O3, CO, PAN dan komponen-komponen organik lainnya termasuk aldehide, keton, dam alkil nitrat. Konsentrasi oksidan di udara dipengaruhi oleh ada tidaknya sinar matahari dan kadar bahan-bahan pencemar primernya di udara. Pada siang hari kadar oksidan mencapai titik maksimum dan malam hari kadar oksidant berada pada titik minimumnya. |
LATIHAN | |
| | 1. Peristiwa masuknya polutan ke dalam lapisan udara sehingga menurunkan kualitas udara disebut.... Jawab. Pencemaran udara 2. Gas buang kendaraan bermotor yang bersifar racun adalah.... Jawab. CO (karbon monoksida) 3. Bahan atau zat penyebab polusi disebut.... Jawab. Polutan |
RANGKUMAN | |
| | · Berdasarkan Peraturan Pemerintah RI No. 41 tahun 1999 mengenai Pengendalian Pencemaran udara, yang dimaksud dengan pencemaran udara adalah masuknya atau dimaksuknya zat, energi dan/atau komponen lain ke dalam udara ambient oleh kegiatan manusia sehingga mutu udara ambient turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan udara ambient tidak memenuhi fungsinya. Klasifikasi pencemaran udara dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu zat pencemar primer dan zat pencemar sekunder. Ada beberapa bahan pencemar udara yang sering ditemukan di kota-kota. Dilihat dari ciri fisik, bahan pencemar dapat berupa : a. Partikel (debu, aerosol, timah hitam) b. Gas (karbon monoksida / CO, sulfur oksida / SOx, hidrokarbon, nitrogen oksida / NOx, H2S dan oksidant ozon dan PAN) c. Energi (suhu dan kebisingan) · Zat pencemar udara berupa partikel dengan berbagai ukuran mulai dari 0,001 µm sampai 500 µm, dihubungkan dengan lama waktu partikel tersebut tersuspensi di udara maka partikel debu dibagi menjadi 2 yaitu: dust fall (setteable particulate) dan suspended particulate matter (SPM). |
EVALUASI | |
| | 1. Definisi pencemaran udara sudah di jelaskan dalam Peraturan Pemerintah mengenai Pengendalian Pencemaran udara, yaitu: a. Peraturan Pemerintah RI No. 50 tahun 1998 b. Peraturan Pemerintah RI No. 27 tahun 1997 c. Peraturan Pemerintah RI No. 41 tahun 2000 d. Peraturan Pemerintah RI No. 41 tahun 1999 2. Berikut merupakan klasifikasi pencemar udara: a. Zat pencemar tersier b. Zat pencemar sekunder c. Zat pencemar primer d. b dan c benar 3. Debu adalah zat padat yang dihasilkan oleh manusia atau alam dan merupakan hasil dari proses pemecahan suatu bahan yang mempunyai ukuran: a. < 0,1 mikron b. 0,1-25 mikron c. > 25 mikron d. 30 mikron |
UMPAN BALIK DAN TINDAK LANJUT | |
| | |
Bab 3 DAMPAK PENCEMARAN UDARA | |
| | |
| Indikator Keberhasilan | Peserta mampu menguraikan dampak pencemaran udara |
3.1. DAMPAK TERHADAP KESEHATAN | |
| | Pencemaran udara merupakan masalah global. Sumber pencemaran udara adalah terutama pembakaran bahan bakar fosil untuk mendapatkan energi untuk industri dan transportasi. Pencemaran udara pada dasarnya berbentuk partikel (debu, gas, timah hitam) dan gas (Karbon Monoksida (CO), Nitrogen Oksida (NOx) , Sulfur Oksida (SOx), Hidrogen Sulfida (H2S), hidrokarbon). Udara yang tercemar dengan partikel dan gas ini dapat menyebabkan gangguan kesehatan yang berbeda tingkatan dan jenisnya tergantung dari macam, ukuran dan komposisi kimiawinya. Secara umum efek pencemaran udara terhadap saluran pernafasan dapat menyebabkan terjadinya: 1. Iritasi pada saluran pernafasan. Hal ini dapat menyebabkan pergerakan silia menjadi lambat, bahkan dapat terhenti sehingga tidak dapat membersihkan saluran pernafasan. 2. Peningkatan produksi lendir akibat iritasi oleh bahan pencemar. 3. Produksi lendir dapat menyebabkan penyempitan saluran pernafasan. 4. Rusaknya sel pembunuh bakteri di saluran pernafasan. 5. Pembengkakan saluran pernafasan dan merangsang pertumbuhan sel, sehingga saluran pernafasan menjadi menyempit. 6. Lepasnya silia dan lapisan sel selaput lendir. Akibat dari hal tersebut di atas, akan menyebabkan terjadinya kesulitan bernafas sehingga benda asing termasuk bakteri/mikroorganisme lain tidak dapat dikeluarkan dari saluran pernafasan dan hal ini akan memudahkan terjadinya infeksi saluran pernafasan. |
Dampak Partikulat Terhadap Kesehatan | Secara sederhana partikulat dapat diartikan sebagai salah satu substansi yang selalu ada dalam udara dan berpotensi mencemari udara. Udara itu sendiri secara umum adalah salah satu faktor pendukung kehidupan di muka bumi dan merupakan campuran gas-gas oksigen, nitrogen, dan gas lainnya. Akan tetapi komponen-komponen yang terdapat dalam udara ambien bukan hanya terbatas pada bentuk gas saja, melainkan terkandung juga di dalamnya zat-zat lain yaitu uap air dan partikulat. Pendapat lain, partikulat adalah zat padat/cair yang halus dan tersuspensi di udara, misalnya embun debu, asap, fumes, dan fog. Debu adalah zat padat berukuran 0,1-25 mikron, sedangkan fumes adalah zat padat hasil kondensasi gas yang biasanya terjadi setelah proses penguapan logam cair. Dengan demikian fumes berukuran sangat kecil yakni kurang dari 1,0 mikron. Asap adalah karbon (C) yang berdiameter kurang dari 0,1 mikron, akibat dari pembakaran hidrat karbon yang kurang sempurna, demikian pula halnya dengan jelaga. Maka partikulat ini dapat terdiri dari zat organik dan anorganik. Sumber alamiah partikulat atmosfer adalah debu yang memasuki atmosfer karena terbawa angin. Sumber artifisial debu terutama adalah pembakaran (batubara, minyak bumi, dan lain-lain) yang dapat menghasilkan jelaga (partikulat yang terdiri dari karbon dan zat lain yang melekat padanya). Sumber lain adalah segala proses yang menimbulkan debu seperti pabrik semen, industri metalurgi, industri konstruksi, industri bahan makanan dan juga kendaraan bermotor. Menurut WHO besarnya ukuran partikel debu yang dapat masuk kedalam saluran pernafasan manusia adalah yang berukuran 0,1 µm sampai 10 µm dan berada sebagai suspended particulate matter (partikulat melayang dengan ukuran ≤ 10 µm dan dikenal dengan nama PM10). Dampak yang ditimbulkan PM10 biasanya bersifat akut pada saluran pernafasan bagian bawah seperti pneumonia dan bronchitis baik pada anak-anak maupun pada orang dewasa. Salah satu partikulat yang penting dapat menyebabkan ISPA adalah mist asam sulfat (H2SO4). Zat ini dapat mengiritasi membran mukosa saluran pernafasan dan menimbulkan bronco konstriksi karena sifatnya yang iritan. Hal ini dapat merusak terhadap saluran pertahanan pernafasan (bulu hidung, silia, selaput lendir) sehingga dengan rusaknya pertahanan pernafasan ini kuman dengan mudah dapat masuk kedalam tubuh dan menimbulkan penyakit infeksi saluran nafas akut. |
Dampak Karbon Monoksida (CO) Terhadap Kesehatan | Di udara, Karbon Monoksida (CO) terdapat dalam jumlah yang sangat sedikit, hanya sekitar 0,1 ppm. Di daerah perkotaan dengan lalu lintas yang padat konsentrasi gas CO berkisar antara 10-15 ppm. Sudah sejak lama diketahui bahwa gas CO dalam jumlah banyak (konsentrasi tinggi) dapat menyebabkan gangguan kesehatan bahkan juga dapat menimbulkan kematian. Karbon monoksida (CO) apabila terhirup ke dalam paru-pari akan ikut peredaran darah dan akan menghalangi masuknya oksigen yang dibutuhkan oleh tubuh. Hal ini dapat terjadi karena gas CO bersifat racun, ikut bereaksi secara metabolis dengan darah (hemoglobin) : Hemoglobin + CO ———> COHb (Karboksihemoglobin) Ikatan karbon monoksida dengan darah (karboksihemoglobin) lebih stabil daripada ikatan oksigen dengan darah (oksihemoglobin). Keadaan ini menyebabkan darah menjadi lebih mudah menangkap gas CO dan menyebabkan fungsi vital darah sebagai pengangkut oksigen terganggu. Dalam keadaan normal konsentrasi CO di dalam darah berkisar antara 0,2% sampai 1,0%, dan rata-rata sekitar 0,5%. Disamping itu kadar CO dalam darah dapat seimbang selama kadar CO di atmosfer tidak meningkat dan kecepatan pernafasan tetap konstan. Keracunan gas karbon monoksida dapat ditandai dari keadaan ringan, berupa pusing, rasa tidak enak pada mata, sakit kepala, dan mual. Keadaan yang lebih berat dapat berupa detak jantung meningkat, rasa tertekan di dada, kesukaran bernafas, kelemahan otot-otot, gangguan pada sisten kardiovaskuler, serangan jantung sampai pada kematian. |
Dampak Nitrogen Oksida (NOx) Terhadap Kesehatan | Gas nitrogen oksida (NOx) ada dua macam yaitu gas nitrogen monoksida dan gas nitrogen dioksida. Kedua macam gas tersebut mempunyai sifat yang sangat berbeda dan keduanya sangat berbahaya bagi kesehatan. Udara yang mengandung gas NO dalam batas normal relatif aman dan tidak berbahaya, kecuali bila gas NO berada dalam konsentrasi tinggi. Sifat racun (toksisitas) gas NO2 empat kali lebih kuat daripada toksisitas gas NO. Organ tubuh yang paling peka terhadap pencemaran gas NO2 adalah paru-paru. Paru-paru yang terkontaminasi oleh gas NO2 akan membengkak sehingga penderita sulit bernafas yang dapat mengakibatkan kematian. Konsentrasi NO2 lebih tinggi dari 100 ppm bersifat letal pada hewan percobaan , dan 90% dari kematian tersebut disebabkan oleh gejala edema pulmonary. Pemberian sebanyak 5 ppm NO2 selama 10 menit terhadap manusia mengakibatkan sedikit kesukaran dalam bernafas. Pencemaran udara oleh gas NOx juga dapat menyebabkan timbulnya Peroxy Acetil Nitrates (PAN). PAN ini menyebabkan iritasi pada mata yang menyebabkan mata terasa pedih dan berair. Campuran PAN bersama senyawa kimia lainnya yang ada di udara dapat menyebabkan terjadinya kanut foto kimia atau Photo Chemistry Smog yang sangat mengganggu lingkungan. |
Dampak Sulfur Oksida (SOx) Terhadap Kesehatan | Sulfur yang ada di udara hanya sepertiga yang merupakan hasil aktivitas manusia, dan kebanyakan dalam bentuk SO2, sedangkan duapertiga dari jumlah sulfur di udara berasal dari sumber-sumber alam seperi volkano dan terdapat dalam bentuk H2S dan oksida. Udara yang tercemar Sulfur Oksida (SOx) menyebabkan manusia akan mengalami gangguan pada sistem pernafasannya. Hal ini karena gas SOx yang mudah menjadi asam tersebut menyerang selaput lendir pada hidung, tenggorokan, dan saluran nafas yang lain sampai ke paru-paru. Serangan gas SOx tersebut menyebabkan iritasi pada bagian tubuh yang terkena. Pengaruh utama polutan SOx terhadap manusia adalah iritasi sistem pernafasan. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa iritasi tenggorokan terjadi pada konsentrasi SO2 sebesar 5 ppm atau lebih, bahkan pada beberapa individu yang sensitive iritasi terjadai pada konsentrasi 1-2 ppm. SO2 dianggap polutan yang berbahaya bagi kesehatan terutama terhadap orang tua dan penderita yang mengalami penyakit kronis pada sistem pernafasan dan kardiovaskular. Sulfur dioksida (SO2) bersifat iritan kuat pada kulit dan lendir, pada konsentrasi 6-12 ppm mudah diserap oleh selaput lendir saluran pernafasan bagian atas, dan pada kadar rendah dapat menimbulkan spesme tergores otot-otot polos pada bronchioli, speme ini dapat menjadi hebat pada keadaan dingin dan pada konsentrasi yang lebih besar terjadi produksi lendir di saluran pernafasan bagian atas, dan apabila kadarnya bertambah besar maka akan terjadi reaksi peradangan yang hebat pada selaput lendir disertai dengan paralycis cilia, dan apabila pemaparan ini terjadi berulang kali, maka iritasi yang berulang-ulang dapat menyebabkan terjadi hyper plasia dan meta plasia sel-sel epitel dan dicurigai dapat menjadi kanker. |
Dampak Ozon (O3) Terhadap Kesehatan | Ozon telah menjadi suatu issu aktual karena kaitannya dengan satu efek global pencemaran udara yaitu penipisan lapisan Ozon di atmosfer atas bumi kita. Ozon merupakan salah atu pencemar udara yang terus meningkat konsentrasinya. Dampak ozon terhadap kesehatan manusia yaitu : a. Dengan konsentrasi 0,3 ppm selama 8 jam akan menyebabkan iritasi pada mata. b. 0,3 – 1 ppm selama 3 menit s.d. 2 jam akan memberikan reaksi seperti tercekik, batuk, kelesuan. c. 1,5 – 2 ppm selama 2 jam akan mengakibatkan sakit dada batuk-batuk, sakit kepala, kehilangan koordinasi serta sulit ekspresi dan gerak. Ozon pada konsentrasi 0,3 ppm dapat berakibat iritasi terhadap hidung dan tenggorokan. Kontak dengan ozon pada konsentrasi 1,0 – 3,0 ppm selama 2 jam mengakibatkan pusing berat dan kehilangan koordinasi pada beberapa orang yang snsitif. Sedangkan kontak dengan konsentrasi 9,0 ppm selama beberapa waktu dapat mengakibatkan endema pulmonari pada kebanyakan orang. Kombinasi ozon dengan SO2 sangat berbahaya karena akan menyebabkan menurunnya fungsi ventilasi apabila terpajan dalam jumlah yang besar. Kerusakan fungsi ventilasi dapat kembali baik mendekati fungsi paru-paru normal pada orang yang terpajan dalam tingkat rendah. |
3.2. DAMPAK TERHADAP TUMBUHAN | |
| | Tumbuhan di daerah berkualitas udara buruk dapat mengalami berbagai jenis penyakit. Hujan asam menyebabkan daun memiliki bintik-bintik kuning. Hujan asam akan menurunkan pH air sehingga kemudian meningkatkan kelarutan logam berat misalnya merkuri (Hg) dan seng (Zn). Akibatnya, tingkat bioakumulasi logam berat di hewan air bertambah. Penurunan pH juga akan menyebabkan hilangnya tumbuhan air dan mikroalga yang sensitif terhadap asam |
3.3. DAMPAK TERHADAP ASPEK ESTETIKA | |
| | Bau tidak enak, debu beterbangan, udara berkabut merupakan beberapa contoh gangguan estetika udara ambien. Bau tidak enak dapat ditimbulkan oleh emisi gas-gas sulfida, amoniak, dan lainnya. Udara berasap kabut (asbut) atau smoke and fog (smog) akan mengurangi jarak pandang (visibility) kita. Hal ini sangat membahayakan keselamatan pengendara mobil dan motor, selain juga keselamatan penerbangan. Smog atau asbut umumnya disebabkan oleh adanya reaksi fotokimia dari senyawaorganik volatil (VOC atau volatile organic compounds) dengan NOx. |
3.4. DAMPAK TERHADAP BANGUNAN | |
| | Akibat fenomena hujan asam, air hujan dapat memiliki pH antara 3 sampai 4. Selain menganggu tumbuhan dan ekosistem air, hujan asam juga merusak material bangunan, seperti besi-besi baja, beton, dan batu-batuan. Paparan air hujan asam akan menggerus permukaan batu secara perlahan-lahan. Hal ini mudah terlihat dari patung-patung tua yang ada di sekeliling kita. Demikian juga pada dinding-dinding gedung yang berubah menjadi kehitaman. |
3.5. DAMPAK TERHADAP KONDISI IKLIM | |
| | Pencemaran udara berbeda pada satu tempat dengan tempat lain karena adanya perbedaan kondisi pencahayaan, kelembaban, temperatur, angin serta hujan yang akan membawa pengaruh besar dalam penyebaran dan difusi pencemar udara yang diemisikan baik dalam skala lokal (kota tersebut) atau skala regional (kota dan sekitarnya). |
Kelembaban | Kelembaban udara menyatakan banyaknya uap air dalam udara. Kandungan uap air ini penting karena uap air mempunyai sifat menyerap radiasi bumi yang akan menentukan cepatnya kehilangan panas dari bumi sehingga dengan sendirinya juga ikut mengatur suhu udara. Fog (kabut) terbentuk ketika udara lembab dan mengembun, jenis partikel cair ini merugikan karena memudahkan perubahan SO3 menjadi H2SO4. Selain itu fog yang terjadai di daerah lembab akan menghalangi matahari memanasi permukaan bumi untuk memcah inversi, akibatnya sering memperpanjang waktu kejadian pencemaran udara. Kelembaban udara yang relatif rendah (< 60%) di daerah tercemar SO2 akan mengurangi efek korosif dari bahan kimia tersebut sedangkan pada kelembaban relative lebih atau sama dengan 80% di daerah tercemar SO2 akan terjadi peningkatan efek korosif SO2 tersebut. Kondisi udara yang lembab akan membantu proses pengendapan bahan pencemar, sebab dengan keadaan udara yang lembab maka beberapa bahan pencemar berbentuk partikel (misalnya debu) akan berikatan dengan air yang ada dalam udara dan membentuk partikel yang berukuran lebih besar sehingga mudah mengendap ke permukaan bumi oleh gaya tarik bumi. |
Suhu | Salah satu karaktersitik atmosfir yang penting adalah kestabilan atmosfir itu sendiri yaitu kecenderungan untuk memperbanyak atau menahan pergerakan udara vertikal. Pada kondisi stabil pergerakan udara ditahan atau tidak banyak terjadi pergerakan vertikal. Kondisi ini dipengaruhi oleh distribusi suhu udara secara vertikal. Suhu udara menurun ± 1°C per kenaikan ketinggian 100 meter, namun pada malam hari lapisan udara yang dekat dengan permukaan bumi mengalami pendinginan terlebih dahulu sehingga suhu pada lapisan udara di lapisan bawah dapat lebih rendah daripada atasnya. Kondisi metereologi itu disebut inversi yaitu suhu udara meningkat menurut ketinggian lapisan udara, yang memerlukan pada kondisi stabil dan tekanan tinggi. Gradien tekanan pada kondisi tersebut menjadi lemah sehingga angin menjadi lambat yang menyebabkan penurunan penyebaran zat pencemar secara horisontal. Sementara itu tidak terjadi perpindahan udara vertikal yang menyebabkan penurunan zat pencemar secara vertikal dan meningkatkan akumulasi lokal. Hal ini dapat berakibat buruk bagi kesehatan manusia. Namun inversi dapat menghilang setelah pagi hari ketika radiasi matahari menyinari permukaan bumi. Suhu dapat menyebabkan polutan dalam atmosfir yang lebih rendah dan tidak menyebar. Peningkatan suhu dapat menjadi ketalisator atau membantu mempercepat reaksi kimia perubahan suatu polutan udara. Pada musim kemarau dimana keadaan udara lebih kering dengan suhu cenderung meningkat serta angin yang bertiup lambat dibanding dengan keadaan hujan maka polutan udara pada keadaan musim kemarau cenderung tinggi karena tidak terjadi pengenceran polutan di udara. Suhu yang menurun pada permukaan bumi dapat menyebabkan peningkatan kelembaban udara relatif sehingga akan meningkatkan efek korosif bahan pencemar. Sedangkan pada suhu yang meningkat akan meningkatkan pula reaksi suatu bahan kimia. Inversi suhu dapat mengakibatkan polusi yang serius karena inversi dapat menyebabkan polutan terkumpul di dalam atmosfer yang lebih rendah dan tidak menyebar. Selain hal itu suhu udara yang tinggi akan menyebabkan udara makin renggang sehingga konsentrasi pencemar menjadi makin rendah dan sebaliknya pada suhu yang dingin keadaan udara makin padat sehingga konsentrasi pencemar di udara makin tinggi. Suhu udara yang tinggi akan menyebabkan bahan pencemar dalam udara berbentuk partikel menjadi kering dan ringan sehingga bertahan lebih lama di udara, terutama pada musim kemarau dimana hujan jarang turun. Selain itu pula pergerakkan udara di atmosfer dapat terjadi secara vertikal maupun horizontal. gerakan horizontal disebabkan oleh aliran angin, jika angin yang terjadi bersifat aktif dan kekuatannya cukup, polutan tidak mempunyai waktu cukup untuk mengumpul karena cepat disebarkan. atmosfer di sekeliling gunung, bukit dan bangunan-bangunan daerah perkotaan akan memperlambat dan mencegah gerakan angin sehingga mengurangi gerakan udara horizontal karena gerakan horizontal terbatas dipersi polutan menjadi tergantung pada pergerakan udara vertikal. Radiasi sinar matahari dapat mempengaruhi kondisi bahan pencemar oksidan terutama O3 di atmosfer. Keadaan tersebut dapat menyebabkan meningkatnya rangsangan bahan pencemar untuk merusak bahan. Dengan demikian gambaran klimatologi tertentu, yang bersifat dan berkarakteristik khusus pada suatu tempat, akan mempengaruhi fluktuasi dan variasi temporal konsentrasi pencemaran udara di suatu tempat tersebut dan pola klimatologi akan sesuai dengan karakteristik dan intensitas emisi pencemaran udara yang berasal dari tempat lainnya. Dengan demikian tinjauan klimatologi pencemaran udara akan berskala temporal dan spasial makro. |
LATIHAN | |
| | 1. Logam berat yang digunakan pada kendaraan bermotor dan dapat mengakibatkan kerusakan otak manusia adalah.... Jawab. Timbal 2. Gas yang paling beracun yang dihasilkan dari pembakaran batu bara di pabrik, pembangkit energi listrik dan dari knalpot kendaraan bermotor adalah...... Jawab. Nitrogen dioksida (NO2) 3. Gas yang berbau tajam, tidak mudah terbakar dan tak menimbulkan karat (korosi) adalah.... Jawab. Sulfur dioksida (SO2) 4. Jelaskan sumber pencemar dan efek samping dari bahan pencemar berikut : a. Karbon dioksida (CO) b. Oksida belerang (SO2) Jawab. a. Karbon Monoksida (CO). Karbon monoksida adalah gas yang dihasilkan dari proses pembakaran yang tidak sempurna dari bahan-bahan yang mengandung karbon. Reaksi-reaksi yang menghasilkan gas karbon monoksida antara lain: · Pembakaran tidak sempurna dari bahan bakar atau senyawa-senyawa karbon lainnya: 2 C + O2®2CO · Reaksi antara gas karbondioksida dengan carbon yang terjadi pada tanur pembakar. CO2 + C ®2 CO · Penguraian gas karbondioksida pada suhu tinggi 2 CO2®2 CO + O2 Efeknya terhadap kesehatan adalah berkurangnya kapasitas darah untuk mengangkut oksigen (O2) ke jaringan-jaringan tubuh. Hal ini disebabkan CO menggeser O2 yang terikat pada haemoglobin (Hb), sehingga dihasilkan karboksihaemoglobin (COHb). Akibatnya fungsi Hb sebagai alat transport oksigen terganggu, sehingga tubuh kekurangan oksigen dan akhirnya dapat menyebabkan kematian. Apabila udara yang mengandung CO lebih dari 100 ppm dihirup selama lebih dari 5 jam, maka akan timbul gejala keracunan CO. b. Belerang Oksida (SOx). Secara alamiah pencemaran udara oleh sulfur dioksida berasal dari gunung berapi, pembusukan bahan organik oleh mikroba, reduksi sulfat secara biologis. Sumber SO2 buatan adalah dari pembakaran BBM, gas dan terutama dari batubara yang mengandung sulfur tinggi. Adanya dalam SO2 atmosfer menyebabkan iritasi saluran pernapasan dan kenaikan pengeluaran lendir. Dengan konsentrasi 500 ppm (part permilion) SO2 menyebabkan kematian pada manusia. 5. Jelaskan pengaruh kerusakan lapisan ozon terhadap kesehatan manusia ! Jawab. Di atas zona troposphere disebut zona stratosphere, yang ketinggiannya sampai sekitar 50 km, dan temperatur antara -2oC s/d -60oC. Unsur terpenting pada zona ini adalah uap air dan ozone (O3). Ozone melindungi permukaan bumi dari radiasi ultraviolet (UV). Radiasi UV-B yang dapat menembus ozon dapat merusak materi genetik DNA dan merupakan penyebab utama kanker kulit. Selain menimbulkan kanker kulit, juga melemahkan kemampuan tubuh untuk mengatasinya. UV-B juga dapat menyebabkan katarak mata, menurunkan kualitas tanaman seperti tomat, kentang,kubis, dan kedelai. Selain itu radiasi UV-B juga mampu menimbulkan kerusakan sampai 20 m di bawah permukaan air yang jernih, terutama bahaya bagi planton, benih ikan, udang, dan kepiting serta tumbuhan yang memegang peranan penting dalam rantai makanan di laut. 6. Apa dampak yang ditimbulkan oleh polutan terhadap kesehatan manusia? Jawab. Dampak yang ditimbulkan dari polutan-polutan, yaitu pada konsentrasi rendah dapat mengakibatkan iritasi, seperti iritasi tenggorokan, iritasi mata, iritasi kulit dan sebagainya. Pada konsentrasi tinggi dapat menyebabkan penyakit kronis, seperti kanker, bahkan kematian |
RANGKUMAN | |
| | · Pencemaran udara diartikan sebagai adanya bahan-bahan atau zat-zat asing di dalam udara yang menyebabkan perubahan susunan (komposisi) udara dari keadaan normalnya. Kehadiran bahan atau zat asing di dalam udara dalam jumlah tertentu serta berada di udara dalam waktu yang cukup lama, akan dapat mengganggu kehidupan manusia. Bila keadaan seperti itu terjadi maka udara dikatakan telah tercemar. Beberapa dampak pencemaran udara antara lain: 1. Dampak terhadap kesehatan 2. Dampak terhadap tumbuhan 3. Dampak terhadap aspek estetika 4. Dampak terhadap bangunan, dan 5. Dampak terhadap kondisi iklim · Dampak pencemar udara dalam jangka waktu panjang berkaitan dengan ekosistem di darat, dan air yang kemudian berlanjut kepada perubahan iklim. |
EVALUASI | |
| | 1. efek pencemaran udara terhadap saluran pernafasan dapat menyebabkan terjadinya, kecuali: a. Iritasi pada saluran pernafasan. Hal ini dapat menyebabkan pergerakan silia menjadi lambat, bahkan dapat terhenti sehingga tidak dapat membersihkan saluran pernafasan. b. Peningkatan produksi lendir akibat iritasi oleh bahan pencemar. c. Produksi lendir dapat menyebabkan penyempitan saluran pernafasan. d. Jawaban a, b, dan c salah 2. Dampak ozon terhadap kesehatan manusia yaitu, kecuali : a. Dengan konsentrasi 0,3 ppm selama 8 jam akan menyebabkan iritasi pada mata. b. 0,3 – 1 ppm selama 3 menit s.d. 2 jam akan memberikan reaksi seperti tercekik, batuk, kelesuan. c. 1,5 – 2 ppm selama 2 jam akan mengakibatkan sakit dada batuk-batuk, sakit kepala, kehilangan koordinasi serta sulit ekspresi dan gerak. d. Pada konsentrasi tertentu dapat menyebabkan kanker kulit 3. Salah satu karaktersitik atmosfir yang penting adalah kestabilan atmosfir itu sendiri, yaitu: a. kecenderungan untuk memperbanyak atau menahan pergerakan udara vertikal b. kecenderungan untuk memperbanyak atau menahan pergerakan udara horizontal c. kecenderungan untuk memperbanyak atau menahan pergerakan udara laminer d. kecenderungan untuk memperbanyak atau menahan pergerakan udara turbulen |
UMPAN BALIK DAN TINDAK LANJUT | |
| | |
Bab 4 Hujan Asam | |
| Indikator Keberhasilan | Peserta mampu menjelaskan tentang hujan asam. |
4.1. SEJARAH, DEFINISIDAN PENYEBAB HUJAN ASAM | |
Sejarah | Hujan asam dilaporkan pertama kali di Manchester, Inggris, yang menjadi kota penting dalam Revolusi Industri. Pada tahun 1852, Robert Angus Smith menemukan hubungan antara hujan asam dengan polusi udara. Istilah hujan asam tersebut mulai digunakannya pada tahun 1872. Ia mengamati bahwa hujan asam dapat mengarah pada kehancuran alam. Walaupun hujan asam ditemukan di tahun 1852, baru pada tahun 1970-an para ilmuwan mulai banyak melakukan penelitian mengenai fenomena ini. Kesadaran masyarakat akan hujan asam di Amerika Serikat meningkat di tahun 1990-an setelah di New York Times memuat laporan dari Hubbard Brook Experimental Forest di New Hampshire tentang banyaknya kerusakan lingkungan yang diakibatkan oleh hujan asam. |
Definisi | Hujan asam diartikan sebagai segala macam hujan dengan pH di bawah 5,6. Hujan secara alami bersifat asam (pH sedikit di bawah 6) karena karbondioksida (CO2) di udara yang larut dengan air hujan memiliki bentuk sebagai asam lemah. Jenis asam dalam hujan ini sangat bermanfaat karena membantu melarutkan mineral dalam tanah yang dibutuhkan oleh tumbuhan dan binatang. Air hujan yang turun secara alami akan selalu mengandung asam karbonat. Itulah sebabnya pH air hujan murni (normal) selalu berkisar di antara pH 5,6. Dan, hal ini telah ditetapkan secara internasional oleh badan dunia World Meteorological Organization (WMO), bahwa nilai pH air hujan normal (alami) adalah 5,6. Apabila nilai pH air hujan lebih rendah dari 5,6 maka air hujan tersebut bersifat asam, atau sering disebut dengan hujan asam, sebaliknya, bila pH air hujan di atas 5,6 maka hujan yang demikian akan bersifat basa. |
Sumber Penyebab Hujan Asam | Sejak dimulainya Revolusi Industri, jumlah emisi sulfur dioksida dan nitrogen oksida ke atmosfer turut meningkat. Industri yang menggunakan bahan bakar fosil, terutama batu bara, merupakan sumber utama meningkatnya oksida belerang ini. Pembacaan pH di area industri kadang-kadang tercatat hingga 2,4 (tingkat keasaman cuka). Sumber-sumber ini, ditambah oleh transportasi, merupakan penyumbang utama hujan asam. Polutan penyebab hujan asam yang berada di atmosfer seperti oksida sulfur dan oksida nitrogen akan mengalami mekanisme reaksi kimiawi membentuk senyawa asam yang larut dalam butir-butir air (H2O) berupa awan, yang kemudian turun ke permukaan bumi dalam bentuk hujan salju atau kabut. Masalah hujan asam tidak hanya meningkat sejalan dengan pertumbuhan populasi dan industri tetapi telah berkembang menjadi lebih luas. Penggunaan cerobong asap yang tinggi untuk mengurangi polusi lokal berkontribusi dalam penyebaran hujan asam, karena emisi gas yang dikeluarkannya akan masuk ke sirkulasi udara regional yang memiliki jangkauan lebih luas. Sering sekali, hujan asam terjadi di daerah yang jauh dari lokasi sumbernya, di mana daerah pegunungan cenderung memperoleh lebih banyak karena tingginya curah hujan di sini. |
4.2. PEMBENTUKAN HUJAN ASAM | |
Mekanisme Pembentukan Hujan Asam | Dari semua precursor pembentuk hujan asam yang ada di atmosfer, yang paling aktif (dominan) adalah senyawa sulfat dan nitrat. Kedua senyawa tersebut merupakan asam kuat bila terlarut (bereaksi) dengan uap air di atmosfer. Pembentukan hujan asam umumnya terjadi pada lapisan ketinggian atau lapisan troposfer. Tingkat kualitas air hujan yang turun ke permukaan bumi tergantung kepada besarnya konsentrasi (kadar) setiap polutan yang dapat diserap (terlarut) dalam butir-butir air (awan) di atmosfer. Umumnya, semakin besar kadar polutan yang terlarut dalam butir-butir air, maka kualitas air hujan yang turun di permukaan bumi akan semakin menurun dengan kata lain pH air hujan akan berada di bawah batas normalnya. Mekanisme pembentukan hujan asam di atmosfer ialah merupakan suatu siklus dimulai dengan pembentukan unsur polutan atau emisi polutan ke atmosfer, kemudian terjadi proses transportasi polutan di atmosfer, selanjutnya akan mengalami proses kimiawi (transformasi) atmosfer, dan seterusnya akan jatuh ke permukaan bumi melalui air hujan. Proses reaksi kimiawi hujan asam di atmosfer dapat berlangsung sebagai berikut : Hujan alami terbentuk melalui mekanisme reaksi antara polutan dari sumber alami dengan butir-butir air dengan adanya energi matahari. CO2 + hv → CO2 * CO2 * + H2O → H2CO3 (asam karbonat) Asam karbonat bersifat asam lemah, sehingga kehadirannya dalam air hujan secara permanen akan membuat pH air hujan alami menjadi 5,6. Pembentukan hujan asam adalah akibat bertambahnya polutan yang terlarut dalam air hujan terutama dari senyawa sulfat dan nitrat, sehingga pH air hujan menjadi lebih rendah dari 5,6. Mekanisme reaksi pengasaman hujan oleh senyawa sulfat dan nitrat adalah sebagai berikut : SO2 + OH → HSO3 HSO3 + O2→ SO3 + HO2 (di sini terbentuk radikal hidroperoksil yang tidak stabil) SO3 + H2O → H2SO4 (asam sulfat) Dalam fasa cair, reaksi dapat terjadi secara langsung membentuk asam sulfat : SO2 + 2H2O → H2SO4 (asam sulfat fasa cair) Pembentukan asam nitrit dalam fasa gas akan di susul dengan pembentukan asam nitrat dalam fasa cair NO + OH → HNO2 (asam nitrit, fase gas) HNO2 + H2O → HNO3 (asam nitrat, fasa cair) NO2 + H2O → HNO3 (asam nitrat) |
| | Gambar 8. Proses yang terlibat dalam pemecahan Asam ( catatan: bahwa hanya SO2 dan NOX memegang peran penting dalam hujan asam). Secara sedehana, reaksi pembentukan hujan asam sebagai berikut : Bukti terjadinya peningkatan hujan asam diperoleh dari analisa es kutub. Terlihat turunnya kadar pH sejak dimulainya Revolusi Industri dari 6 menjadi 4,5 atau 4. Informasi lain diperoleh dari organisme yang dikenal sebagai diatom yang menghuni kolam-kolam. Setelah bertahun-tahun, organisme-organisme yang mati akan mengendap dalam lapisan-lapisan sedimen di dasar kolam. Pertumbuhan diatom akan meningkat pada pH tertentu, sehingga jumlah diatom yang ditemukan di dasar kolam akan memperlihatkan perubahan pH secara tahunan bila kita melihat ke masing-masing lapisan tersebut. |
4.3. DAMPAK HUJAN ASAM | |
Dampak Terhadap Danau (Perairan) | Kelebihan zat asam pada danau akan mengakibatkan sedikitnya species yang bertahan. Jenis Plankton dan invertebrate merupakan mahkluk yang paling pertama mati akibat pengaruh pengasaman. Apa yang terjadi jika didanau memiliki pH dibawah 5, lebih dari 75 % dari spesies ikan akan hilang (Anonim, 2002). Ini disebabkan oleh pengaruh rantai makanan, yang secara signifikan berdampak pada keberlangsungan suatu ekosistem. Tidak semua danau yang terkena hujan asam akan menjadi pengasaman, dimana telah ditemukan jenis batuan dan tanah yang dapat membantu menetralkan keasaman. |
Dampak Terhadap Tumbuhan dan Hewan | Terdapat hubungan yang erat antara rendahnya pH dengan berkurangnya populasi ikan di danau-danau. pH di bawah 4,5 tidak memungkinkan bagi ikan untuk hidup, sementara pH 6 atau lebih tinggi akan membantu pertumbuhan populasi ikan. Asam di dalam air akan menghambat produksi enzim dari larva ikan trout untuk keluar dari telurnya. Asam juga mengikat logam beracun seperi alumunium di danau. Alumunium akan menyebabkan beberapa ikan mengeluarkan lendir berlebihan di sekitar insangnya sehingga ikan sulit bernafas. Pertumbuhan Phytoplankton yang menjadi sumber makanan ikan juga dihambat oleh tingginya kadar pH. Tanaman dipengaruhi oleh hujan asam dalam berbagai macam cara. Lapisan lilin pada daun rusak sehingga nutrisi menghilang sehingga tanaman tidak tahan terhadap keadaan dingin, jamur dan serangga. Pertumbuhan akar menjadi lambat sehingga lebih sedikit nutrisi yang bisa diambil, dan mineral-mineral penting menjadi hilang. Dampak hujan asam pada hutan adalah kerusakan pada pohon sampai pada kematian pohon yang dikenal dengan “forest dieback”. Secara tidak langsung hujan asam dapat mengurangi nutrisi tanah yang penting bagi pertumbuhan pohon, meningkatkan logam beracun dalam tanah seperti aluminium dan mengganggu proses pertumbuhan. |
Dampak Terhadap Kesehatan Manusia | Ion-ion beracun yang terlepas akibat hujan asam menjadi ancaman yang besar bagi manusia. Tembaga di air berdampak pada timbulnya wabah diare pada anak dan air tercemar alumunium dapat menyebabkan penyakit Dampak deposisi asam terhadap kesehatan telah banyak diteliti, namun belum ada yang nyata berhubungan langsung dengan pencemaran udara khususnya oleh senyawa NOx dan SO2. Kesulitan yang dihadapi dkarenakan banyaknya faktor yang mempengaruhi kesehatan seseorang, termasuk faktor kepekaan seseorang terhadap pencemaran yang terjadi. Misalnya balita, orang berusia lanjut, orang dengan status gizi buruk relatif lebih rentan terhadap pencemaran udara dibandingkan dengan orang yang sehat. Berdasarkan hasil penelitian, sulphur dioxide yang dihasilkan oleh hujan asam juga dapat bereaksi secara kimia didalam udara, dengan terbentuknya partikel halus sulphate, yang mana partikel halus ini akan mengikat dalam paru-paru yang akan menyebabkan penyakit pernapasan. Selain itu juga dapat mempertinggi resiko terkena kanker kulit karena senyawa sulfat dan nitrat mengalami kontak langsung dengan kulit. |
Dampak Terhadap Korosi | Hujan asam juga dapat mempercepat proses pengikisan (korosi) dari beberapa material seperti batu kapur, pasirbesi, marmer, batu pada diding beton serta logam. Ancaman serius juga dapat terjadi pada bangunan tua serta monumen termasuk candi dan patung. Hujan asam dapat merusak batuan sebab akan melarutkan kalsium karbonat, meninggalkan kristal pada batuan yang telah menguap. Seperti halnya sifat kristal semakin banyak akan merusak batuan. Bangunan dengan material marmer dan batukapur sangat sensitif terhadap endapan asam. Endapan asam juga menyebabkan kerusakan pada cat, kayu, beto dan metal. Kerusakan akibat dari karat besi pada jembatan-jembatan dan gedung-gedung telah menambah biaya yang harus ditanggung oleh masyarakat akibat endapan asam. |
LATIHAN | |
| | 1. Hujan yang airnya banyak mengadung oksida sulfat (SOx) yang berasal dari pembakaran batu bara disebut dengan..... Jawab. Hujan Asam 2. Bagaimana proses terjadinya hujan asam Jawab. Atmosfer dapat mengangkut berbagai cat pencemar ratusan kilometer jauhnya, sebelum menjatuhkannya ke permukaan bumi. Dalam perjalanan jauhnya, atmosfer bertindak sebagai reaktor kimia yang kompleks merubah zat pencemar setelah berinteraksi dengan zat lain, uap air, dan energi matahari. Pada kondisi di mana SO2 bereaksi dengan uap air membentuk H2SO4 (asam sulfat) dan NO2 bereaksi dengan air uap air membentuk HNO3(asam nitrat) yang selanjutnya turun ke permukaan bumi bersama air hujan yang dikenal dengan hujan asam. Air hujan dengan pH 5,6 dapat menimbulkan kerusakan berbagai jenis logam. |
RANGKUMAN | |
| | · Hujan asam diartikan sebagai segala macam hujan dengan pH di bawah 5,6.Hujan secara alami bersifat asam (pH sedikit di bawah 6) karena karbondioksida (CO2) di udara yang larut dengan air hujan memiliki bentuk sebagai asam lemah. Air hujan yang turun secara alami akan selalu mengandung asam karbonat. Itulah sebabnya pH air hujan murni (normal) selalu berkisar di antara pH 5,6. Dan, hal ini telah ditetapkan secara internasional oleh badan dunia World Meteorological Organization (WMO), bahwa nilai pH air hujan normal (alami) adalah 5,6. Apabila nilai pH air hujan lebih rendah dari 5,6 maka air hujan tersebut bersifat asam, atau sering disebut dengan hujan asam, sebaliknya, bila pH air hujan di atas 5,6 maka hujan yang demikian akan bersifat basa. · Mekanisme pembentukan hujan asam di atmosfer ialah merupakan suatu siklus dimulai dengan pembentukan unsur polutan atau emisi polutan ke atmosfer, kemudian terjadi proses transportasi polutan di atmosfer, selanjutnya akan mengalami proses kimiawi (transformasi) atmosfer, dan seterusnya akan jatuh ke permukaan bumi melalui air hujan. |
EVALUASI | |
| | 1. Hujan asam dilaporkan pertama kali di Manchester, Inggris yang menjadi kota penting dalam Revolusi Industri pada tahun: a. 1851 b. 1852 c. 1853 d. 1854 2. Dari semua precursor pembentuk hujan asam yang ada di atmosfer, yang paling aktif (dominan) adalah: a. SO2 b. H2O c. OH d. HNO3 |
Bab 5 PENUTUP | |
| | · Mengacu pada tugas pokok dan misi BMKG serta pedoman pemantauan kimia atmosfer WMO, pemantauan ini bertujuan untuk mengamati trend kualitas udara serta komposisi kimia air hujan di Indonesia. Hasil pemantauan ini dapat memberikan informasi yang berhubungan dengan kondisi lingkungan, kesehatan, dan bahkan fenomena perubahan iklim di Indonesia. · Berbagai hal yang berhubungan dengan kualitas udara sudah dijelaskan pada masing-masing bab. Termasuk didalamnya membahas tentang pencemaran udara, dampak pencemaran udara, dan hujan asam. · Dengan adanya modul ini diharapkan dapat membantu para peserta diklat untuk memahami tentang kualitas udara dan dapat digunakan untuk melaksanakan tugas analisa kualitas udara di daerah masing-masing. · Untuk melengkapi isi modul ini, diperlukan data observasi lapangan, studi kasus pada suatu daerah untuk mengetahui dampak pencemaran udara secara global dan regional. |
| | BAB 2 1. D 2. D 3. B BAB 3 1. D 2. D 3. A BAB 4 1. B 2. D |
| | |
DAFTAR PUSTAKA
Pusat Sistim Data dan Informasi Klimatologi dan Kualitas Udara , 2008. Modul Pelatihan Evaluasi dan Peningkatan Kemampuan Operasi Stasiun Monitoring Kualitas Udara di Indonesia
DAFTAR ISTILAH
ppm : part per million (bagian per sejuta)
ppb : part per billion (bagian per milyar)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar