Pencemaran Udara:

Jenis-jenis, Klasifikasi,

Parameter Pencemar Udara

Kuliah Minggu III dan IV

Laboratorium Pencemaran Udara dan Perubahan Iklim (LPUPI)

Jurusan Teknik Lingkungan FTSP ITS

Pembahasan

Jenis-jenis, Klasifikasi Pencemaran Udara

Parameter Pencemaran Udara

Jenis-jenis dan Klasifikasi

Pencemaran Udara

Introduction to Air Pollution

Air Pollution may be defined as the presence in the outdoor atmosphere of one or more contaminants or combination thereof in such quantities and of such duration as may be, or may tend to be injurious to human, plant or animal life, or property or which unreasonably interfere with the comfortable enjoyment of life, or property or the conduct of business (US Public Health Service)

Air Pollution is the presence in the outdoor atmosphere of one or more contaminants (i.e: dust, fumes, gasses, mist, odor, smokes, or vapors) in sufficient quantities, of such characteristics, and of such duration as to be or to treathen to be injorious to human, palnt or animal life or to property, or which reasonably interferes with the comfortable enjoyment of life or property

If the pollutant enter the atmosphere at a faster rate than are absorbed by natural sinks, they will gradually accumulate in the air

The pollutant travel through the air, disperse and may interact with other substances before they reach a sink (ocean, human receptor, etc.)

Disperse and dilution of a gaseous pollutant in the atmosphere depend upon the metrological condition at any time

Jenis-jenis pencemar udara

Zat pencemar udara dapat dianggap

ditimbulkan oleh kegiatan alami atau

kegiatan manusia (anthropogenic).

Dua jenis pencemar dapat dibedakan di

sini, yaitu pencemar indikatif dan spesifik.

Pencemar indikatif

Zat pencemar indikatif merupakan zat pencemaryang telah dijadikan indikator pencemaran udarasecara umum, yang biasa tercantum di dalamperaturan kualitas udara.

Yang termasuk kelompok zat pencemar indikatifuntuk daerah perkotaan dan pemukiman secaraumum adalah suspended particulate matter (debu), karbon monoksida, total hidrokarbon (THC), oksidaoksida nitrogen (NOx), sulfur dioksida (SO2) dan oksidan fotokimia (ozon).

Pencemar spesifik

Kelompok pencemar spesifik merupakan

zat pencemar udara yang bersifat spesifik

yang diemisikan dari sumbernya,

contohnya gas klor, ammonia, hidrogen

sulfida, merkaptan, formaldehida dan lain-

lainnya.

Sumber-sumber Pencemar

Secara alami : pollen, spora, kabut, asap dan partikel debu dari kebakaran hutan dan letusan gunung berapi, CO dari penguraian gas metan dll

Aktifitas manusia : Penggunaan bahan bakar fosil untuk pemanasan dan pendinginan, tansportasi, industri, konversi energi dan industri serta buangan rumah tangga

Gaseous Pollutant: Origin

Emitted from variety processes, and divided into two main categories:

Primary pollutant emitted directly from the stack or process equipment of the source ex.: SO2; NOx; CO; VOC; HCl; H2S etc.

Secondary pollutant formed due to reaction between primary pollutants or between primary pollutant and naturally compound occurring in atmosphere ex.: ozone (O3); photochemical oxidant (rx with sunlight initiated to primary pollutant); sulfuric acid, etc.

Jenis Industri Sifat Kegiatan Masalah Pencemaran Udara

Logam Dasar Peleburan bijih besi, baja, pembuatan campuran

baja.

Peleburan baja atau logam lain – besi tuang

Fume (asap) oksida logam, CO, asap,

debu, abu peleburan, Sox, Pb, asap

Ar, Cu.

Produk Logam

Fabrikasi

Peralatan pemanas dan plambing, alat kerja,

penerangan, besi/ baja struktur, seng

Asap logam dan debu peleburan,

solvent, uap penyepuhan, coating,

kabut

Pertambangan Penggalian dan pengilangan mineral, besi dan

bijih logam

Pengilangan minyak

Gas eksplosif, CO, debu, asap logam

SOx, uap bahan minyak, kabut

Produk Kayu Penggergajian, plywood, furniture Debu halus penggergajian, cat dan

solvent, asap

Kimia dan

Barang Kimia

Pembuatan bahan kimia, produk petrokimia,

kimia berat, serat rayon, plastik, ammoniak

Tergantung bahan baku dan produk,

derivatif dan produk reaksi

Mineral (gelas,

keramik, batu)

Pembuatan bahan galian (gelas, keramik,

semen, asbes) melalui proses mekanikal

(penggerusan, pencampuran, penapisan,

pembakaran, pengeringan)

Debu bahan baku dan proses, asap

dan asap logam peleburan

Tekstil Pembuatan serat, kain

Proses pemintalan, pencelupan, pencetakan

Serat halus, uap organik, kabut, asap,

pembakaran bahan bakar

Makan dan

Minuman

Penjagalan, pengasapan, fermentasi,

penggilingan, pengalengan

Bau, debu tepung

Lain-lain Rokok, senjata Spesifik dengan bahan baku dan

produk

Dampak Pencemaran Udara

Iritan, iritasi sistem pernafasan : Amonium, NOx

Asphyxiant, menghambat proses oksidasi : CO

Systemic toxic, gangguan organ : VOC

Anaesthetica dan Narcotica, susunan saraf shg terbius :

Ether

Partikulat, gangguan kesehatan : asbes

penyakit pernafasan kronis, terutama bronchitis dan

pembengkakan paru-paru : SOx

Sistem peredaran darah, system saraf dan system ginjal,

fungsi-fungsi reproduksi, endokrin, hati, cardiovascular,

kekebalan tubuh dan pencernaan : Pb

Dll.

Air Pollutant Effect on Man and his Environment

Damage to Materials (corrosion, abrasion, deposition, direct and indirect chemical attack on the metals, buildings, rubber, paper, leather, dyes, surface coating, etc.)

Damage to vegetation (SOx, HF, fluorides, smog, oxidant, NOx, chlorine sprays of herbicide exert toxic on vegetation)

Damage to farm animal (Arsenic, lead and fluoride cause damage to livestock by accumulate in vegetation)

Darkening of sky and reduction in visibility(particulates in the size range of 0,4-0,9 um)

Effect on human health and human activity (respiratory condition like bronchitis, asthma, lung cancer, etc. all of these will be result in decrease in efficiency activity)

Sumber-sumber pencemar ini sangat bervariasi, tetapi

dapat digolongkan menjadi 4 macam utama sebagai

berikut: mobile transportation (sumber bergerak) antara

lain : kendaraan bermotor, pesawat udara, kereta api, kapal bermotor danpenenganan/evaporasi gasoline)

stationary combustion ( sumber tidak bergerak) antara lain: perumahan, daerah perdagangan, tenaga dan pemanasan industri, termasuktenaga uap yang digunakan sebagai energi olehindustri.

industrial processes (proses industri) antara lain: proses kimiawi, metalurgi, kertas danpenambangan minyak)

solid waste disposal (pembuangan sampah) antara lain : buangan rumah tangga danperdagangan, buangan hasil pertambangan danpertanian, serta Rumah Sakit

Sumber Pencemar

Clasification of air-pollutan

ORIGIN Chemical

CompositionState of

MatterPrimary pollutant

(directly emitted

into the

atmosphere)

•CO, NO2, SO2, HC

Secondary

pollutant (derived

from primary

pollutant, due to

reactions in

atmosphere

•O3, PAN, Photo-

chemical smog

Organic Pollutant :

HC, aldehyde,

ketones, amine,

alcohol, etc

Anorganic Pollutant

Carbon compound (C,

CO, CO2, etc);

Nitrogen compound

(NOx, NH3, etc);

Shulphur comp. (H2S,

SOx, H2SO4); Halogen

(HF, HCl) and

Oxidizing agent (O3)

Gaseous (mixed

with air and don’t

normally settle out

•(CO, NOx, SOx,

etc.)

Particle (divided

solid or liquid/

aerosol):

•smoke, fumes,

dust, mist, fog,

smog, sprayer

Beberapa Parameter

Pencemaran Udara

Parameter Pencemar

PARAMETER PENCEMAR

Partikulat

Sumber –sumber Partikulat

Partikulat dapat berbentuk cair, padat dan gas. (partikulat

sebagai bahan yang terdispersi, cair atau padat, yang

berdiameter antara 0,002 um – 500 um).

Partikulat dapat diklasifikasikan secara fisik, kimia dan

biologi.

Karakteristik fisik

Ukuran :

berukuran antara 0,01 – 100 m( 10000 m).

Mode of formasi :

Dust : partikel padat, berukuran 1 – 10000 um, terjadi dari

proses pemotongan batuan, gerinda atau proses

penanganan batubara, semen atau tepung.

Smoke : partikel padat halus, berukuran 0,5 – 1 um, terjadi

dari pembakaran tidak sempurna bahan organik seperti

tembakau, batubara dan kayu. Sebagian besar dari bahan

karbon dan yang mudah terbakar.

Fumes : partikel padat halus, berukuran 0,03 – 0,3 um,

seringkali merupakan oksida logam, seperti seng dan timah

hitam, terbentuk dari kondensasi uap bahan padatan.

fly ash : halus, merupakan bahan yang tidak terbakar darihasil pembakaran batu bara. Fly ash, seperti dust karenaberukuran 1 = 10000 um, seperti smoke karena dari hasilpembakaran dan seperti fumes karena mengandung logamatau mineral yang tidak ikut terbakar.

Mist : partikel cair yang terjadi karena kondensasi uap, dispersi cairan atau reaksi kimia, seperti terjadinya kabutasam sulfur. Berukuran lebih kecil dari 10 um. Jikakonsentrasi mist cukup besar untuk dapat dilihat denganmata, maka disebut sebagai fog.

Spray : partikel cair yang terbentuk dari pengatomancairan, seperti pestisida atau herbisida. Berukuran 10 –1000 um.

Kecepatan Mengendap :

Partikel tersuspensi berukuran 1 – 20 um, tinggal di

udara untuk waktu yang lama dan partikel > 10 um

akan mengendap di sekitar sumbernya.

Sifat partikel, seperti adsorpsi, absorpsi,

chemisorpsi dan adhesi penting untuk partikel

berukuran < 0,1 um, yang berhubungan dengan

gerak Brown.

Kualitas Optikal : reduksi jarak pandang merupakan salah satu kerugian

yang disebabkan partikulat.

Karakteristik Kimiawi

Bahan organic yang ada di udara : fenol,

asam organic dan alcohol.

Bahan inorganic yang ada di udara : besi,

timah hitam, mangan, seng dan vanadium.

Karakteristik biologi

Bahan biologi yang ada di udara : bakteri,

virus, spora, pollen dan lain sebagainya.

Karbon

Sumber aktifitas manusia dari transportasi,

pembakaran tidak sempurna dan pembuangan sampah.

Karbon Monoksida

CO merupakan gas yang tak berbau, tak

berwarna dan tak berasa.

Gas ini tinggal di udara sampai 2,5 bulan

Sumber : pembakaran sampah, kebakaran

hutan, sisa pembakaran batubara dan

pembakaran sisa pertanian.

Biasanya karbon monoksida (CO) merupakan hasil pembakaran tak sempurna dari bahan bakar karbon, atau lebih tepatnya, karbon dalam bahan bakar.

CO adalah suatu gas tak berbau, tidak berwarna dan akan terbakar dalam udara untuk melepaskan CO2.

CO merupakan bahaya terhadap karyawan yang besar karena gas tersebut memiliki afinitas (tertarik pada) bagi hemoglobin sebesar 300 kali dari oksigen, dan sebagai konsekuensi dari eksposur terhadap CO

mengakibatkan pergantian oksigen cepat dan ketidakmampuan

paru-paru untuk melaksanakan absorpsi oksigen ke dalam darah.

Pembersihan CO: CO dihilangkan dari

atmosfer melalui:

Reaksi dengan hidroksil radikal.

Dioksidasi dalam lapisan atmosfer oleh

oksigen atom guna menghasilkan CO2.

CO akan lenyap dalam waktu kira-kira 3

tahun.

Carbon dioksida (CO2)

Gas ini adalah hasil dari proses oksidasi lengkap, seperti pembakaran bahan bakar. Gas ini dikeluarkan oleh hewan selama bernafas, selama pembusukan aerobik dari semua bahan organik karbon dan dari oksidasi mineral.

Misalnya, batu kapur yangdipanaskan pada suhu tinggi memancarkan karbon dioksidayang menyisakan kapur mentah.

Konsentrasi karbon dioksida dalam atmosfer diperkirakan telah meningkat dari 275 ppm sekitar tahun 1850 menjadi 345 ppm di tahun 1985 dan memberikan sumbangan terhadap pemanasan global sebagai konsekuensi dari “efek rumahkaca”.

Secara global, Indonesia menduduki peringkat kesembilan di antara 50 negara yang menghasilkan gas-gas rumah kaca tertinggi pada tahun 1987.

Namun, bila diperhitungkan dengan jumlah penduduknya, Indonesia tidak termasuk di antara 50 negara peringkat puncak, di mana emisi per kapita tahunan dari gas-gas rumah kaca adalah 1,5 ton.

Pembersihan CO2: CO2 dihilangkan dari

atmosfer melalui:

Konsumsi dalam fotosintesis

Reaksi lambat dengan batu silikat batu

kapur dan dolomit.

Oksida Sulfur

Oksida sulfur menyebar luas di udara, terdapat dalambentuk SO, SO2, SO3, SO4, S2O3 dan S2O7.

SO2 merupakan gas tak berwarna, tak mudah meledakdan tak mudah terbakar dengan bau belerang, berasapada konsentrasi 0,3 ppm dan berbau pada konsentrasi0,5 ppm.

Sangat larut dalam air dan diperkirakan diudara 2 – 4 haridan dapat menyebar sampai jarak 1000 km,. Relatif stabildi udara, SO2 bereaksi sebagai reduktor maupunoksidator, sehingga dapat menghasilkan SO3 , H2SO4 dangaram-garam sulfur.

Pembakaran sampah dan bahan bakar fosil menimbulkan> 80% emisi SO2.

Sulfur dioksida

Jumlah emisi dunia sekitar 100 juta ton/tahun. Sulfur dioksida adalah hasil pokok dari pembakaran

sulfur (belerang) dalam bahan bakar dan secara langsung hampir proporsional dengan jumlah yang ada dalam bahan bakar.

Beberapa bagian dari sulfur dioksida ini, diperkirakan 20% mengandung bahan bakar sulfur rendah tetapi tidak lebih dari 5% dengan bahan bakar sulfur tinggi, dikonversi bentuknya menjadi sulfur trioksida, yang pada gilirannya digabungkan dengan uap air dalam gas cerobong asap, membentuk asam belerang.

Pembersihan SO2: SO2 dihilangkan dari

atmosfer dalam waktu sekitar 43 hari.

penghilangan SO2 sebagai berikut:

SO2 + O2 SO3 + H2O H2SO4 + NH3,

Lime amonia sulfat, kalsium sulfat

SO2 + NH3, langsung kalsit kapur

Oksidasi sulfit sulfat (presipitat)

Oksida Nitrogen

Oksida nitrogen (NOx) terdapat dalam bentukNO, NO2, N2O, N2O3, N2O4 dan N2O5.

NO dan NO2 merupakan bentuk yang sangatpenting dalam pencemaran udara.

Lebih berat dari udara dan larut di dalam air membentuk asam-asam nitrit dan oksidanitrogen.

Sumber antara lain pembakaran bahan bakarminyak dan pembakaran sampah.

Nitrogen oksida dibentuk dalam konsentrasi

200–600 ppm dalam cerobong asap dari hampir

semua proses pembakaran.

Ini merupakan susunan yang sama dengan

sulfur oksida dalam bahan bakar sulfur yang

lebih rendah.

Mereka melakukan pelanggaran yang lebih

sedikit walaupun mungkin tidakkurang

berbahayanya daripada sulfur dioksida, karena

oksida dari nitrogen merupakan penyumbang

utama asbut fotokimia.

Oksida dari nitrogen adalah polutan gas

utama dari gas yang dibakar unit

pembangkit tenaga.

Pembersihan NOx:

Asam nitrik bila terbentuk bereaksi dengan

amonia atau kapur à amonia nitrat atau

kalsium nitrat.

Hidrokarbon

Metan. Metan dianggap sebagai gas yang secara relatif tidak berbahaya, sering ditemukan di pertambangan dan dipancarkan dari penguraian anaerobik bahan organik, seperti pupuk.

Dalam konsentrasi tinggi ia akan berlaku sebagai suatu asphyant, sedangkan jika bercampur dengan udara menjadi eksplosif.

Metan dianggap menjadi penyumbang besar terhadap pemanasan global dan meningkat dari 0,7 ppm sekitar tahun 1850 menjadi 1,7 ppm pada tahun 1985 (lihat

Gambar 2.5).

Hidrokarbon non metan.

Sisa hidrokarbon yang volatil dikelompokkan bersama dan disebut “hidrokarbon non-metan” dan penting dalam pencemaran udara karena tidak seperti halnya metan, yang secara relatif stabil, dapat diserang oleh oksidan dalam atmosfer danakan ikut serta dalam reaksi-reaksi fotokimia.

Pembersihan hidrokarbon: Hidrokarbon dihilangkan melalui serangkaian reaksi fotokimia.

CFC

CFC adalah gas yang sangat stabil yang digunakan secara luas di seluruh dunia sebagai refrigeran (pendingin) dan hingga akhir-akhir ini, sebagai pressure pack propellant, tiupan busa (foam blowing), cuci kering (drycleaning) dan di industri elektronik.

Suatu kelompok bahan kimia sejenis yang disebut “halon” digunakan dalam alat pemadam kebakaran.

Tidak ada reaktan yang dikenal untuk CFC dalam troposfir, oleh karena itu CFC tinggal di dalam troposfir selama 50–100 tahun, lambat-laun naik ke stratosfir dimana, dengan fotolisis, mereka gagal melepaskan atom khlorin yang sangat reaktif.

CFC dianggap bertanggungjawab atas penipisan ozon di dalam stratosfir.

CFC merupakan penyumbang besar terhadap pemanasan global dan konsentrasi CFC dalam troposfir telah meningkat dari yang hampir nol menjadi hampir satu bagian per milyar selama 50 tahun terakhir ini.

Sifat dan tingkat keprihatinan yang dialamatkan pada CFC membutuhkan dilaksanakannya perjanjian lingkungan internasional, dan hingga Maret 1985 49 negara telah menyatakan persetujuannya dalam sebuah sidang PBB dalam rangka melindungi lapisan ozon.

“Protokol Montreal” ini, yang dirunding ulang pada tahun 1990, menuntut dihentikannya penggunaan khlorokarbon dan fluorokarbon tertentu pada akhir abad ini dan memberikan bantuan kepada negara-negara berkembang dalam melaksanakan transisi ini.

Melalui tindakan seperti pemulihan dan pendauran ulang CFC spesifik, hasilnya sudah sangat cepat, dengan tingkat target CFC yang secara dramatis berkurang sejak dilaksanakannya sidang ini.

Pb

Pb telah lama digunakan sebagai zat tambahanberupa TEL (Tetra ethyl Lead) dengan rumuskimianya (C2H5)4Pb, untuk meningkatkan kadaroktan bensin.

Dengan demikian Pb hanya ditemukan padasisa pembakaran bahan bakar bensin.

TEL merupakan senyawa garam metalorganikyang tercampur dalam bensin dan ikut terbakar.

Pada saat pembakaran, TEL tersebutmengalami dekomposisi secara termismembentuk oksida Pb dengan mekanismesebagai berikut: PbO + OH- PbO(OH)

PbO(OH) + OH- PbO2 + H2

Bahan bakar bensin mengandung 2,5 sampai ml

Pb setiap gallonnya. Pb yang tersebar diudara

bila terhisap hidung, 70% diantaranya akan

bersarang dalam jaringan tubuh.

Serbuk Pb yang halus itu (penampangnya

kuranglebih 1 mikron), bila terhirup keadalam

paru-paru akan menyebar keseluruh jaringan

tubuh melalui pembuluh darah.

Sedangkan yang masuk tubuh melalui makanan

dan minuman paling banyak 25% yang

tertinggal.

Di Jakarta, pencemaran logam berat Pb makin serius dan di beberapa tempat sudah melebihi ambang batas yang ditetapkan.

Pada tahun 1988 emisi Pb di Jakarta mencapai 1,6 ton per hari.

Sedangkan konsentrasi Pb di Jakarta mencapai 2 µg/m³ (dengan baku mutu 0,06 µg/m³).

Jumlah ini akan diperkirakan meningkat terus sejalan dengan pertambahan jumlah kendaraan bermotor yang berkisar antara 4–10% per tahun.

Pembukaan terhadap timbal dalam jumlah yang terlalu besar dapat menggangu kesehatan, khususnya berkaitan dengan pengembangan intelek anak-anak kecil.

Dampak tingkat Pb yang tinggi terhadap tumbuh-tumbuhan dan binatang belum diteleti secara seksama, dan belum ada pengertian yang baik mengenai ini.