BAB IPENDAHULUANLatar BelakangUdara 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. Keadaan
ini apabila tidak segera di tanggulangi dapat membahayakan
kesehatan manusia, kehidupan hewan, serta tumbuhan. Perubahan
lingkungan udara disebabkan pencemaran udara, yaitu masuknya zat
pencemar (berbentuk gas gas dan partikel kecil / aerosol) kedalam
udara. Zat pencemar masuk kedalam udara dapat secara alamiah (asap
kebakaran hutan, akibat gunung berapi, debu meteorit, dan pancaran
garam dari laut) dan aktivitas manusia (transportasi, industri
pembuangan sampah). Konsentrasi pencemaran udara di beberapa kota
besar dan daerah industri Indonesia menyebabkan adanya gangguan
pernafasan, iritasi pada mata dan telinga, timbulnya penyakit
tertentu serta gangguan jarak pandang. Di kota-kota besar,
kontribusi gas buang kendaraan bermotor sebagai sumber polusi udara
mencapai 60-70%. Sedangkan kontribusi gas buang dari cerobong asap
industri hanya berkisar 10-15%, sisanya berasal dari sumber
pembakaran lain,misalnya dari rumah tangga, pembakaran sampah,
kebakaran hutan, dll. Sebenarnya banyak polutan udara yang perlu
diwaspadai, tetapi organisasi kesehatan dunia (WHO) menetapkan
beberapa jenis polutan yang dianggap serius.Polutan udara yang
berbahaya bagi kesehatan manusia, hewan,serta mudah merusak harta
benda adalah partikulat yang mengandung partikel aspa dan jelaga,
hidrokarbon, sulfur dioksida, dan nitrogen oksida. Semuanya
diemisikan oleh kendaraan bermotor. WHO memperkirakan bahwa 70%
penduduk kota di dunia pernah menghirup udara kotor akibat emisi
kendaraan bermotor, sedangkan 10% sisanya menghirup udara yang
bersifat marginal. Akibatnya fatal bagi bayi dan anak-anak. Orang
dewasa yang beresiko tinggi, misalnya wanita hamil, usia lanjut,
serta orang yang telah memiliki riwayat penyakit paru dan saluran
pernapasan menahun. Celakanya, para penderita maupun keluarganya
tidak menyadari bahwa berbagai akibat negatif tersebut berasal dari
polusi udara akibat emisi kendaraan bermotor yang semakin
memprihatinkan.Demikian pentingnya masalah pencemaran udara
khususnya oleh partikulat, maka diperlukan upaya untuk
mengendalikan pencemaran tersebut. Dalam makalah ini akan dibahas
mengenai gambaran umum tentang udara dan permasalahannya serta
upaya pengendalian pencemaran udara oleh partikulat.Rumusan
MasalahDari uraian latar belakang diatas dapat rumuskan beberapa
masalah, yaitu:1. Apa definisi pencemaran udara? 2. Bagaimana
kondisi kebersihan udara saat ini? 3. Apa penyebab terjadinya
pencemaran udara? 4. Apa dampak terjadinya pencemaran udara? 5.
Bagaimana pengendalian pencemaran udara oleh
partikulat?TujuanPembahasan dibawah ini bertujuan untuk mengetahui
gambaran secara umum tentang udara dan permasalahanya serta
mengetahui tentang upaya - upaya dalam pengendalian pencemaran
udara.
BAB IIPENCEMARAN UDARA OLEH PARTIKULAT
1 Jenis dan Sifat PartikulatPartikulat merupakan
partikulat-partikulat kecil padatan dan droplet cairan. Beberapa
partikulat dalam berbagai bentuk dapat melayang di udara. Bentuk
dan komponen penyusun partikulat tersebut dapat dilihat pada tabel
berikut :Tabel 2.1. Bentuk dan Komponen Penyusun
PartikulatNO.KOMPONENBENTUK
1.Karbon
2.BesiFe2O3, Fe3O4
3.MagnesiumMgO
4.KalsiumCaO
5.AlumuniumAl2O3
6.SulfurSO2
7.TitaniumTiO2
8.KarbonatCO3-
9.SilikonSiO2
10.FosforP2O5
11.KaliumK2O
12.NatriumNa2O
13.Lain-lain
Sifat kimia masing-masing partikulat berbeda-beda, akan tetapi
secara fisik ukuran partikulat berkisar antara 0,0002 500 mikron.
Pada kisaran tersebut partikulat mempunyai umum dalam bentuk
tersuspensi di udara antara beberapa detik sampai beberapa bulan.
Umur partikulat tersebut dipengaruhi oleh kecepatan pengendapan
yang ditentukan dari ukuran dan densitas partikulat serta aliran
(turbulensi) udara. Secara umum kenaikan diamter akan meningkatkan
kecepatan pengendapan, dari hasil studi (Stoker dan Seager, 1972)
menunjukkan bahwa kenaikan diameter sebanyak 10.000 akan
menyebabkan kecepatan pengendapan sebesar 6 juta kalinya.
Partikulat yang berukuran 2 40 mikron (tergantung densitasnya)
tidak bertahan terus di udara dan akan segera mengendap. Partikulat
yang tersuspensi secara permanen di udara juga mempunyai kecepatan
pengendapan, tetapi partikulat-partikulat tersebut tetap di udara
karena gerakan udara.Sifat partikulat lainnnya yang penting adalah
kemampuannya sebagai tempat absorbsi (sorbsi secara fisik ) atau
kimisorbsi (sorbsi disertai dengan interaksi kimia). Sifat ini
merupakan fungsi dari luas permukaan. Jika molekul terosorbsi
tersebut larut di dalam partikulat, maka keadaannya disebut
absorbsi. Jenis sorbsi tersebut sangat menentukan tingkat bahaya
dari partikulat.Sifat partikulat lainnya adalah sifat optiknya.
Partikulat yang mempunyai diameter kurang dari 0,1 mikron berukuran
sedemikian kecilnya dibandingkan dengan panjang gelombang sinar
sehingga partikulat-partikulat tersebut mempengaruhi sinar seperti
halnya molekul-molekul dan menyebabkan refraksi. Partikulat yang
berukuran lebih besar dari 1 mikron ukurannya jauh lebih besar dari
panjang gelombang sinar tampak dan merupakan objek makroskopik yang
menyebarkan sinar sesuai denganpenampang melintang partikulat
tersebut. Sifat optik ini penting dalam menentukan pengaruh
partikulat atmosfer terhadap radiasi dan visibilitas solar
energi.Sumber Polusi PartikulatBerbagai proses alami mengakibatkan
penyebaran partikulat di atmosfer, misalnya letusan vulkano dan
hembusan debu serta tanah oleh angin. Aktivitas manusia juga
berperan dalampenyebaran partikulat, misalnya dalam bentuk
partikulat-partikulat debu dan asbes dari bahan bangunan, abu
terbang dari proses peleburan baja, dan asap dari proses pembakaran
tidak sempurna, terutama dari batu arang. Sumber partikulat yang
utama adalah dari bakaran bahan bakar kendaraan dan diikuti oleh
proses-proses industri.Terdapat hubungan antara ukuran partikulat
polutan dengan sumbernya. Partikulat yang berdiameter lebih besar
dari 10 mikron dihasilkan dari proses-proses mekanis seperti erosi
angin, penghancuran dan penyemprotan, dan pelindasan benda-benda
oleh kendaraan atau pejalan kaki. Partikulat yang berukuran
diameter 1 10 mikron biasanya termasuk tanah, debu, dan
produk-produk pembakaran dari industri lokal dan pada tempat-tempat
tertentu juga terdapat garam laut. Partikulat yang berukuran antara
0,1 1 mikron terutama merupakan produk-produk pembakaran dan
aerosol fotokimia. Partikulat yang mempunyai diameter kurang dari
0,1 mikron belum diidentifikasi secara kimia, tetapi diduga berasal
dari sumber-sumber pembakaran. Untuk menyatakan konsentrasi
partikulat adalah mikro gram per m3 (g/m3). Untuk mengubah dari
g/m3 menjadi ppm dengan dasar volume, diperlukan data mengenai
berat molekul partikulat tersebut. Karena komposisi partikulat
bervariasi, maka sulit untuk menentukan berat molekulnya.Pengaruh
Partikulat terhadap LingkunganPengaruh terhadap TanamanPengaruh
partikulat terhadap tanaman terutama adalah dalam bentuk
debunya,dimana debu tersebut jika bergabung dengan uap air atau air
hujan gerimis akan membentuk kerak yang tebal pada permukaan daun,
dan tidak dapat tercuci dengan air hujan kecuali dengan
menggosoknya. Lapisan kerak tersebut akan mengganggu proses
fotosintesis pada tanaman karena menghambat masuknya sinar matahari
dan mencegah pertukaran CO2 dengan atmosfer. Akibatnya petumbuhan
tanaman menjadi terganggu. Bahaya lain yang ditimbulkan dari
pengumpulan partikulat padatanaman adalah kemungkinan bahwa
partikulat tersebut mengandung komponen kimia yang berbahaya bagi
hewan yang memakan tanaman tersebut.Pengaruh terhadap
ManusiaPolutan partikulat masuk ke dalam tubuh manusia terutama
melalui sistem pernapasan, oleh karena itu pengaruh yang merugikan
langsung terutama terjadi pada sistem pernafasan. Faktor yang
paling berpengaruh terhadap sistem pernafasan terutama adalah
ukuran partikulat, karena ukuran partikulat yangmenentukan seberapa
jauh penetrasi partikulat ke dalam sistem pernafasan.Sistem
pernafasan mempunyai beberapa sistem pertahanan yang mencegah
masuknya partikulat-partikulat, baik berbentuk padat maupun cair,
ke dalam paru-paru. Bulu-bulu hidung akan mencegah masuknya
partikulat-partikulat berukuran besar, sedangkan
partrikel-partikulat yang lebih kecil akan dicegah masuk oleh
membran mukosa yang terdapat di sepanjang sistem pernafasan dan
merupakan permukaan tempat partikulat menempel. Pada beberapa
bagian sistem pernafasan terdapat bulu-bulu halus (silia) yang
bergerak ke depan dan ke belakang bersama-sama mukosa sehingga
membentuk aliran yang membawa partikulat yang ditangkapnya keluar
dari sistem pernafasan ke tenggorokan, dimana partikulat tersebut
tertelan. Partikulat yang mempunyai diameter lebih besar dari pada
5,0 mikron akan berhenti dan terkumpul terutama di dalam hidung dan
tenggorokan. Meskipun partikulat tersebut sebagian dapat masuk ke
dalam paru-paru tetapi tidak pernah lebih jauh dari kantung-kantung
udara atau bronchi, bahkan segera dapat dikeluarkan oleh gerakan
silia. Partikulat yang berukuran diameter 0,5 - 5,0 mikron dapar
terkumpul di dalam paru-paru sampai pada bronchioli, dan hanya
sebagian kecil yang sampai pada alveoli. Sebagian besar partikulat
yang terkumpul di dalam bronchioli akan dikeluarkan oleh silia
dalam 2 jam. Partikulat yang berukuran diameter kurang dari 0,5
mikron dapat mencapai dan tinggal di dalam alveoli. Pembersihan
partikulat-partikulat yang sangat kecil tersebut dari alveoli
sangat lambat dan tidak sempurna dibandingkan dengan di dalam
saluran yang lebih besar. Beberapa partikulat yang tetap tertinggal
di dalam alveoli dapat terabsorpsi ke dalam
darah.Partikulat-partikulat yang masuk dan tertinggal di dalam
paru-paru mungkin berbahaya bagi kesehatan karena tiga hal penting,
yaitu :1. Partikulat tersebut mungkin beracun karena sifat-sifat
kimia dan fisiknya.2. Partikulat tersebut mungkin bersifat inert
(tidak bereaksi) tetapi jika tertinggal di dalam saluran pernafasan
dapat mengganggu pembersihan bahan-bahan lain yang berbahaya.3.
partikulat-partikulat tersebut mungkin dapat membawa
molekul-molekul gas yang berbahaya, baik dengan cara mengabsorbsi
atau mengabsorpsi, sehingga molekul-molekul gas tersebut dapat
mencapai dantertinggal di bagian paru-paru yang sensitif. Karbon
merupakan partikulat yang umum dengan kemampuan yang baik untuk
mengabsorbsi molekul-molekul gas pada
permukaannya.Partikulat-partikulat yang beracun biasanya tidak
terdapat dalam jumlah tinggi di atmosfer, kecuali aerosol asam
sulfat, melainkan terdapat dalam jumlah sangat kecil. Tabel di
bawah ini memperlihatkan berbagai partikulat logam yang berbahaya
yang biasanya terdapat dalam jumlah kecil sekali. Tetapi
konsentrasi tersebut dapat meningkat karena aktivitas manusia.Tabel
2.2 Partikulat-partikulat logam yang berbahaya bagi
kesehatanNO.ELEMENSUMBERPENGARUH
1.NikelMinyak diesel, minyak residu, batu arang,asap tembakau,
bahan kimia dan katalis, baja dan logam lainKanker paru-paru
(sebagai karbonil)
2.BeriliumBatu karang, industri tenaga nuklearKeracunan akut dan
khronis, kanker
3.BoronBatu arang, bahan pembersih, kedikteran, industri gelas
dan industri lainTidak beracun kecuali dalam bentuk boran
4.GermaniumBatu arangKeracunan ringan
5.ArsenikBatu arang, petroleum, deterjen, pestisidaKemungkinan
kanker
6.SeleniumBatu arang, sulfur Karang gigi, karsinogenik pada
tikus, penting pada mamalia pada dosis rendah
7.TitriumBatu arang, petroleumKarsinogenik terhadap tikus jika
kontak dalamwaktulama
8.MerkuriBatu arang, baterai elektrik, industri lainKerusakan
syaraf dan kematian
9.VanadiumPetroleum, kimia dan katalis, baja, dan logam
lainTidak berbahaya pada konsentrasi yang pernah ada
10.KadmiumBatu arang, peleburan seng, pipa air, asap
tembakauPenyakit jantung dan hipertensi pada manusia, mengganggu
metabolisme seng dan tembaga
11.AntimoniIndustriMemperpendek umur tikus
12.TimbalBuangan mobil (dari bensin), cat (sebelum
1948)Kerusakan otak, konvulsi, gangguan tingkah laku, kematian
Pengaruh terhadap Bahan LainPartikulat-partikulat yang terdapat
di udara dapat mengakibatkan berbagai kerusakan padaberbagai bahan.
Jenis dan tingkat kerusakan yang dihasilkan oleh partikulat
dipengaruhi oleh komposisi kimia dansifat fisik partikulat
tersebut. Kerusakan pasif terjadi jika partikulat menempel atau
mengendap pada bahan-bahan yang terbuat dari tanah sehingga harus
sering dibersihkan. Proses pembersihan sering mengakibatkan cacat
pada permukaan benda-benda dari tanah tersebut. Kerusakan kimia
terjadi jika partikulat yang menempel bersifat korosif atau
partikulat tersebut membawa komponen lain yang bersifat
korosif.Logam biasanya tahan terhadap korosi di dalam udara kering
atau di udara bersih yang hanya mengandung sedikit air. Partikulat
dapat merangsang korosi, terutama dengan adanya komponen yang
mengandung sulfur. Fungsi partikulat dalam merangsang kecepatan
korosi adalah karena partikulat dapat berungsi sebagai inti dimana
uap air dapat mengalami kondensasi, sehingga gas yang diserap oleh
partikulat akan terlarut di dalam droplet air yang terbentuk.
Polutan partikulat juga dapat merusak bahan bangunan yang terbuat
dari tanah, cat, dan tekstil.Pengaruh terhadap Radiasi Sinar
Matahari dan IklimPartikulat yang terdapat di atmosfer berpengaruh
terhadap jumlah dan jenis radiasi sinar matahari yang dapat
mencapai permukaan bumi. Pengaruh ini disebabkan oleh penyebaran
dan absorbsi sinar oleh partikulat. Salah satu pengaruh utama
adalah penurunan visibilitas. Sinar yang melalui objek ke pengamat
akan diabsorbsi dan disebarkan oleh partikulat sebelum mencapai
pengamat, sehingga intensitas yang diterima dari objek dan dari
latar belakangnya akan berkurang. Akibatnya perbedaan antara kedua
intensitas intensitas sinar tersebut hilang sehingga keduanya
(objek dan latar belakang) menjadi kurang kontras atau kabur.
Penurunan visibilitas ini dapat membahayakan, misalnya pada waktu
mengendarai kendaraan atau kapal terbang. Jumlah polutan partikulat
bervariasi dengan manusia atau iklim. Pada musim gugur dan salju,
sistem pemanas didalam rumah-rumah dan gedung meningkat sehingga
dibutuhkan tenaga yang lebih tinggi yang mengakibatkan terbentuknya
lebih banyak partikulat.Iklim dapat dipengaruhi oleh polusi
partikulat dalam dua cara. Partikulat di dalam atmosfer dapat
mempengaruhi pembentukan awan, hujan dan salju dengan cara
berfungsi sebagai inti dimana air dapat mengalami kondensasi.
Selain itu penurunan jumlah radiasi solar yang mencapai permukaan
bumi karena adanya partikulat dapat mengalami kondensasi. Selain
itu penurunan jumlah radiasi solar yang mencapai permukaan bumi
karena adanya partikulat dapat mengganggu keseimbangan panas pada
atmosfer bumi. Suhu atmosfer bumi ternyata menurun sedikit sejak
tahun 1940, meskipun pada beberapa abad terakhir ini terjadi
kenaikan kandungan CO2 di atmosfer yang seharusnya mengakibatkan
kenaikan suhu atmosfer. Peningkatan refleksi radiasi solar oleh
partikulat mungkin berperan dalam penurunan suhu atmosfer
tersebut.Baku Mutu Pencemaran UdaraBaku mutu udara ambien adalah
ukuran batas atau kadar zat, energi, dan/atau komponen yang ada
atau yang seharusnya ada dan/atau unsur pencemar yang ditenggang
keberadaannya dalam udara ambien. Tiap negara memiliki standar baku
mutu udara yang berbeda. Pada artikel ini akan dibahas perbedaan
dari Standar Baku Mutu Udara Ambien Negara Amerika Serikat, India
dan Indonesia.
Berikut adalah tabel Baku Mutu Udara Ambien Nasional Pada Ketiga
Negara tsb :
Indonesia Peraturan Pemerintah RI no 41 Tahun 1999
Amerika Serikat
IndiaPembahasanStandar baku mutu primer ditetapkan untuk
melindungi kesehatan publik, termasuk melindungi populasi sensitif
seperti penderita asthma, anak-anak, dan orang berusia lanjut
sedangkan standar baku mutu sekunder ditetapkan untuk menjaga
kesejahteraan kehidupan publik seperti menghindari terjadinya
penurunan visibilitas, kerusakan bangunan, dan kematian hewan serta
tumbuh-tumbuhan.Jika standar baku mutu ketiga negara tersebut
dibandingkan terdapat beberapa perbedaan, mulai dari banyaknya
parameter yang dijadikan standar, waktu pengukuran, dan baku mutu
yang ditetapkan :ParameterDi Amerika hanya 6 parameter (CO,
Partikulat, Timbal, SO2, NO2, dan Ozon) yang digunakan sebagai
standar baku mutu kualitas udara ambien, di India ada 12 paramater;
CO, Partikulat(PM10 dan PM25 dipisah menjadi 2 parameter), Timbal,
SO2, NO2, Ozon, Ammonia, Benzene, Arsenic, Ni, dan BaP(fasa
partikulat). Untuk negara India, baku mutu di spesifikasikan untuk
dua area ; area industri dan area ekologi. Di Indonesia ada 13
parameter ; CO, Partikulat(PM10 dan PM25 dipisah menjadi 2
parameter), Timbal, SO2, NO2, Ozon Hidrokarbon, TSP, Dustfall, dan
Total Flourides. Khusus untuk kawasan Industri kimia dasar juga
ditambahkan parameter Flour Indeks, Khlorine dan Khlorine Dioksida,
serta Sulphat Index. Perbedaan jumlah parameter ini menunjukan
kualitas udara pada tiap negara. Sedikitnya jumlah paramater
menunjukan sedikitnya jenis pencemar yang dimiliki negara tsb.
Namun jumlah paramater yang banyak juga memiliki sisi positif,
negara tsb menjadi lebih detail dalam menghadapi jenis jenis
pencemar. Bisa diambil contoh Partikulat. Di Amerika partikulat
merupakan satu parameter sedangkan di India dan Indonesia
partikulat dipisah menjadi 2 parameter berdasarkan ukurannya, hal
ini menunjukan dari parameter partikulat Indonesia dan India lebih
detail dan spesifik.Waktu PengukuranUntuk waktu pengukuran, di
Indonesia pada umumnya pengukuran baku mutu dilakukan antara selang
waktu 1 jam, 24 jam, dan 1 Tahun, kecuali Ozon dan Timbal( 1 jam
dan 1 Tahun), serta partikulat yang memiliki standar baku mutu yang
mirip dengan di Amerika. Tidak ada perbedaan yang signifikan dalam
waktu pengukuran di India., yang berbeda adalah waktu pengukuran
annual di India yang menunjukan waktu pengukuran minimum 104 kali
setahun diukur 2 kali seminggu selama 24 jam. Penentuan waktu
pengukuran disesuaikan dengan prakiraan dampak yang akan terjadi
kepada manusia dan lingkungan, baik yang bersifat akut maupun
kronis. Di Amerika dampak yang diperkirakan lebih terspesifikasi
lagi dengan membaginya menjadi dampak primer dan dampak sekunder.
Di India waktu pengukuran yang tertera lengkap dengan detail
pengukurannya(durasi pengukuran, batasan, dan syarat). Di Indonesia
waktu pengukuran ditentukan dengan memperkirakan waktu pencemar
tersebut dapat menganggu kesehatan.Satuan Nilai Baku MutuUntuk
satuan nilai baku mutu, di Indonesia hampir seluruhnya menggunakan
satuan g/Nm3. Huruf N sebelum satuan volume mengindikasikan bahwa
volume yang dimaksud adalah volume gas pada keadaan normal yakni
pada temperatur 25oC dan Tekanan 1 atm. Di Amerika selain
menggunakan satuan massa per volume seperti di Indonesia, juga
digunakan rasio satuan volume per volume seperti ppm(part per
million) dan ppb(part per billion). Di India mayoritas menggunakan
satuan g/m3. Setelah dibandingkan, nilai baku mutu tiap parameter
di Indonesia, Amerika, dan India tidaklah sama, beberapa parameter
di Amerika memiliki nilai baku mutu yang lebih besar daripada di
Indonesia dan India, begitu juga sebaliknya. Penetapan nilai baku
mutu disesuaikan dengan kondisi lingkungan di suatu negara dan
penelitian-penelitian yang telah dilakukan di negara tersebut.
Semakin kecilnya nilai baku mutu menunjukan semakin berbahayanya
parameter tersebut bagi lingkungan kesehatan. Negara yang
menetapkan baku mutu rendah menunjukan negara yang siap dalam aspek
teknologi, sosial, ekonomi untuk menghadapi permasalahan pencemaran
udara.
PERHITUNGAN KONSENTRASI PARTIKULATUntuk menentukan penyebaran
pencemaran udara yang bersumber dari sumber titik (point source),
dapat digunakan model matematis yang disusun berdasarkan persamaan
Gauss Dispertion Model. Persamaan Gauss untuk penyebaran pencemar
di udara sebagai berikut (Wark dan Warner,1981):
Perhitungan total suspended solid (TSP)Zatpadatataucair yang
sangathalusdenganukuran (0,01-100 m) yang tersuspensi di
udara.Volume udara yang dihisap
Keterangan:V= volume yang terhisap(m3)Q1=
kecepatanaliranudaraawal(m3/mnt)Q2= kecepatanudaraakhir(m3/mnt)T=
waktu sampling (mnt)n= jumlah data pengukuran1. Volume STP
Keterangan:Pstp= tekananstandar(1 atm/760mmHg)Vstp= volume
standarTstp= suhustandar(25o C/298 K)2.
Konsentrasipartikeltersuspensi
Keterangan:C= konsentrasipartikeltersuspensi(g/m3)Ws= berat
filter fiber glasssetelahsampling(g)Wo= berat filter fiber
glasssebelumsampling(g)106= konversidari g menjadi (g)3 Konversi
canter untukpartikulat 24 jam
Keterangan:C= konsentrasipartikeltersuspensi 24
jamC2=konsentrasipartikeltersuspensi 1 jamt2=1 jamt1=2 jamP=
konversi Canter = 0,18PERHITUNGAN KONSENTRASI PM 10Partikulat yang
berukuran < 10 m (diameter aerodinamik)1. Volume udara yang
dihisap:
V = Dimana:V = Volume udara yang terhisap (m3)Q1 = Kecepatan
udara awal (m3/mnt)Q2 = Kecepatan udara akhir (m3/mnt)T = Waktu
sampling (mnt)N = Jumlah data pengukuran1. Volume STP
Dimana:Pstp = tekanan standar (1 atm/760mmHg)Vstp = volume
standarTstp = suhu standar (25oC/298 K)
2. Konsentrasi partikel tersuspensi
Dimana:C = Konsentrasi partikel tersuspensi (g/m3)Ws = Berat
filter fiber glass setelah sampling (g)Wo = Berat filter fiber
glass sebelum sampling (g)106= Konversi dari g menjadi gKonversi
Counter
Keterangan:C1= Konsentrasi udara rata-rata dengan lama
pencuplikan (g/m3)t1= lama pencuplikan contoh 1 (24 jam)t2= lama
pencuplikan contoh 2 dari hasilpengukuran contoh udara (jam)p =
faktor konversi dengan nilai antara 0,17dan 0,2
BAB IIIPENGENDALIAN PENCEMARAN UDARA OLEH PARTIKULATPengendalian
PencemaranPengendalian pencemaran akan membawa dampak positif bagi
lingkungan karena hal tersebut akan menyebabkan kesehatan
masyarakat yang lebih baik, kenyamanan hidup lingkungan sekitar
yang lebih tinggi, resiko yang lebih rendah, kerusakan materi yang
rendah, dan yang paling penting ialah kerusakan lingkungan yang
rendah. Faktor utama yang harus diperhatikan dalam pengendalian
pencemaran ialah karakteristik dari pencemar dan hal tersebut
bergantung pada jenis dan konsentrasi senyawa yang dibebaskan ke
lingkungan, kondisi geografik sumber pencemar, dan kondisi
meteorologis lingkungan.Pengendalian pencemaran udara dapat
dilakukan dengan dua cara yaitu pengendalian pada sumber pencemar
dan pengenceran limbah gas. Pengendalian pada sumber pencemar
merupakan metode yang lebih efektif karena hal tersebut dapat
mengurangi keseluruhan limbah gas yang akan diproses dan yang pada
akhirnya dibuang ke lingkungan. Di dalam sebuah pabrik kimia,
pengendalian pencemaran udara terdiri dari dua bagian yaitu
penanggulangan emisi debu dan penanggulangan emisi senyawa
pencemar.Alat-alat pemisah debu bertujuan untuk memisahkan debu
dari alirah gas buang. Debu dapat ditemui dalam berbagai ukuran,
bentuk, komposisi kimia, densitas, daya kohesi, dan sifat
higroskopik yang berbeda. Maka dari itu, pemilihan alat pemisah
debu yang tepat berkaitan dengan tujuan akhir pengolahan dan juga
aspek ekonomisDebu/partikulat seperti telah diketahui memiliki
berbagai macam variasi baik dalam segi bentuk dan ukuran, yang bisa
juga terkandung dalam larutan ataupun berwujud debu kering, dengan
rentang yang sangat besar baik dalam segi fisik dan kimiawi.Debu
dan asap yang tersuspensi di udara dapat dihilangkan dari aliran
udara dengan menggunakan beberapa alat pengendali. Terdapat tiga
buah alat yang dapat menyisihkan partikulat dari udara, yaitu :
Cyclone Electrostatic Precipitator BaghouseFilterKetiga alat diatas
memiliki spesifikasi dan efisiensi yang berbeda-beda, sehingga
digunakan untuk keperluan dan keadaan yang berbeda-beda disesuaikan
dengan karakteristik alat tersebut. Hal yang perlu diperhatikan
dalam menentukan alat pengendali pencemaran partikulat adalah
sebagai berikut : Konsep dasar pengendalian partikulat Distribusi
ukuran partikulat Efisiensi pengendalian1. CYCLONESCyclone
merupakan alat mekanis sederhana yang digunakan untuk menyisihkan
partikulat dari aliran gas. Cyclone cukup efektif untuk menyisihkan
partikulat kasar dengan diameter >10mm. Prinsip penyisihan
partikulat dari aliran gas pada alat ini adalah dengan memanfaatkan
gaya sentrifugal sehingga jika gaya sentrifugalnya besar maka
efisiensi penyisihan partikulat juga akan tinggi.Pada umumnya
cyclone dirancang dengan kesamaan geometris dimana perbandingan
dimensinya bersifat konstan untuk berbagai diameter (Diameter body
= Do). Nilai perbandingan ini akan menentukan apakah cyclone
tersebut termasuk jenis konvensional, efisiensi tinggi atau high
throughput.Jenis-jenis cyclone secara garis besar terbagi menjadi
tiga, yaitu konvensional, efisiensi tinggi dan high throughput.
Dapat dilihat pada Tabel 2.6 berikut ini perbandingan dimensi untuk
cyclone.
Gambar. 2.1Cyclone
Tipe Cyclone
Efisiensi TinggiKonvensionalHigh Throughput
123456
Diameter casing (D/D)111111
Tinggi saluran inlet (H/D)0.50.440.50.50.750.8
Lebar saluran inlet (W/D)0.20.210.250.250.3750.35
Diameter keluaran gas (De/D)0.50.40.50.50.750.75
Tinggi vortex (S/D)0.50.50.6250.60.8750.85
Tinggi casing (Lb/D)1.51.421.751.51.7
Tinggi kerucut (Lc/D)2.52.5222.52
Diameter keluaran debu (Dd/D)0.3750.40.250.40.3750.4
Efisiensi dari alat cyclone dipengaruhi oleh viskositas gas,
lebar saluran inlet, kecepatan gas inlet, densitas antara partikel
dan gas, dan diameter partikel.Efisiensi dari alat cyclone dapat
dihitung berdasarkan persamaan berikut
dimana :
j = efisiensi penyisihan untuk rentang partikel jdp =
karakteristik partikel pada rentang jdpc = diameter yang dapat
tersisihkan sebesar 50 %
Diameter yang dapat tersisihkan sebesar 50% (dpc) memiliki
hubungan erat dengan dimensi dari cyclone, dpc dapat dihitung
berdasarkan persamaan berikut ini,
Dan efisiensi keseluruhan dari alat cyclone merupakan rerata
untuk seluruh rentang ukuran partikel yaitu, o = jmj
2. Electrostatic Precipitator
Prinsip dari alat ini merupakan penyisihan partikel dari udara
dengan pemberian muatan gaya pada partikel dengan gaya
elektrostatik.
Gambar. 2.2Electrostatic precipitator Gaya elektrostatik yang
diberikan pada partikel berasal dari korona (muatan listrik yang
sangat tinggi), sehingga partikel menjadi bermuatan listrik.
Kemudian pada plat pengumpul diberi muatan yang berbeda dari muatan
yang diberikan pada partikel, sehingga partikel akan menempel pada
plat, yang selanjutnya akan meluruh menuju hopper.Dalam menyisihkan
debu pada alat elektrostatic precipitator dipengaruhi oleh
kecepatan udara, luas area pengumpulan, dan debit dari udara, yang
dapat dilihat pada persamaan berikut ini,= 1 e(-wA/Q3. Baghouse
FilterBaghouse filter merupakan alat pengendali yang sangat baik
untuk diapikasikan dalam penyisihan debu yang memiliki ukuran kecil
dimana diinginkan efesiensi penyisihan yang cukup tinggi. Bahan
yang digunakan pada baghouse filter biasanya berbentuk tabung atau
kantung.Baghouse filter beroperasi dengan prinsip kerja yang hampir
sama dengan vacuum cleaner. Udara yang membawa debu partikulat yang
ditekan melewati kantung-kantung yang terbuat dari bahan yang
spesifik. Sehingga ketika udara melewati bahan tersebut, debu akan
terakumulasi pada permukaan bahan tersebut, menghasilkan udara yang
bersih. Bahan yang digunakan berguna untuk menahan debu. Namun
lapisan debu yang terakumulasi di permukaan juga memiliki
keuntungan dalam menciptakan efisiensi yang tinggi dalam proses
filtrasi partikel yang lebih kecil. ( Lapisan debu ini memiliki
efek yang sangat penting bagi bahan yang dirajut dibandingkan
dengan bahan bulu kempa).Dalam penggunaan baghouse filter terdapat
beberapa kelebihan dan kekurangan yang perlu dicermati, sehingga
penggunaan alat baghouse filter dalam menanggulangi partikulat di
udara akan efektif. Berikut ini adalah keuntungan dan kekurangan
dari baghouse filter:Keuntungan dari baghouse filter: Memiliki
efisiensi yang tinggi walau untuk partikel yang sangat kecil Dapat
dioperasikan pada berbagai jenis debu Dapat dioperasikan melebihi
rentang volumetrik flow rate yang ada. Membutuhkan kehilangan tekan
yang cukupKerugian dari baghouse filter: Membutuhkan area yang
besar. Bahan yang digunakan dapat rusak akibat temperatur yang
tinggi atau bahan yang dapat menyebabkan korosif. Tidak dapat
diaplikasikan pada daerah yang memiliki kelembaban tinggi: karena
dapat menyebabkan pori-pori bahan tertutup. Memiliki kemungkinan
yang sangat tinggi terhadap terjadinya kebakaran.Baghouse filter
biasanya digunakan untuk menghilangkan debu dan asap dari aliran
udara dengan menggunakan bahan yang memiliki serat dengan diameter
100-150 , dan ruang terbuka yang berada diantara serat tersebut
antara 50-75. Ruang ini dapat dilewati oleh debu yang sangat kecil.
Sehingga ketika pada saat awal alat baghouse filter diaplikasikan
umunya debu yang kecil akan lolos dari bahan yg digunakan. Namun
setelah terjadinya impaksi, intersepsi dan difusi, maka
partikel-partikel debu tersebut yang akan menutup celah-celah kecil
tersebut. Ketika celah tersebut telah dipenuhi partikulat dan
lapisan partikulat dipermukaan bahan telah terbentuk maka efisiensi
baghouse filter akan semakin meningkat.
Gambar 2.3Bahan yang digunakan untuk baghouse filterEfisiensi
pengumpulan partikel debu dengan penggunaan baghouse filter pada
partikulat yang memiliki ukuran 1mm atau kurang bisa mencapai 90%,
proses filtrasi secara jelas tidak hanya dengan mekanisme
penyaringan biasa saja. Partikel yang kecil pada awalnya akan
tertangkap dan tertahan pada serat dari bahan karena adanya
intersepsi, impingement, difusi, pengendapan secara gravitasi, dan
gaya tarik elektrostatik. Setelah debu terkumpul, pengumpulan
selanjutnya dilakukan dengan metode penyaringan seperti telah
disebutkan sebelumnya. Berikut ini adalah penjelasan detail tentang
mekanisme filtrasi yang terjadi pada Baghouse filter.
Gambar 2.4 Mekanisme Proses Filtrasi pada baghouse filter
Intersepsi langsungDalam kondisi normal aliran pada udara
filtrasi yang ada biasanya bersifat laminer (11). Pada kondisi
laminer ini, partikel yang memiliki gaya inersia yang kecil akan
bertahan pada suatu streamline. Apabila streamline tersebut
melewati suatu halangan, seperti serat dari bahan filter, dalam
jarak yang sama dengan radius dari partikel, partikel akan
melakukan kontak dengan penghalang tersebut dan akan melekat karena
adanya gaya Van der Walls.ImpingementPada partikel yang memiliki
kelembaman yang cukup besar, partikel ini tidak akan mengikuti arah
arus aliran ketika arah arus aliran membelok dari arah garis edar
ketika mendekati suatu halangan. Kemungkinan dari partikel untuk
melakukan kontak dengan permukaan penghalang yang ada bergantung
pada ukuran penghalang tersebut serta ukuran dan inersia dari
partikel. Seperti yang juga terjadi pada keadaan intersepsi
langsung, penghalang yang kecil cenderung lebih efektif sebagai
pengumpul maka hal ini juga berlaku pada mekanisme impingement atau
impaksi.Kelembaman dari suatu partikel dapat diukur dengan stopping
distance. Stopping distance merupakan jarak yang ditempuh oleh
suatu partikel sebelum partikel sampai pada penghalang ketika arah
arus aliran berpindah cepat sebesar 90. Impaksi bukan merupakan
faktor yang penting dalam pengumpulan partikel yang memiliki ukuran
lebih kecil dari 1 mikron. Sedangkan impaksi merupakan hal yang
perlu untuk dipertimbangkan dalam pengumpulan partikel yang
memiliki ukuran 2 mikron dan yang lebih besar Untuk mengumpulkan
partikel secara efektif dengan memanfaatkan gaya inersia, arah
aliran aerosol harus berubah cepat terhadap suatu jarak tertentu
dari kolektor atau penghalang, yang diperkirakan akan berukuran
sama atau kurang dari stopping distance. Sehingga untuk
mengumpulkan partikulat secara efektif perlu untuk mendesain
kolektor dengan dimensi tegak lurus dengan arah aliran aerosol
dengan ukuran yang sama dengan stopping distance Pertimbangan
teoritis menyatakan bahwa efisiensi pengumpulan untuk ukuran
partikel tertentu akan menurun apabila ukuran alat pengumpul
meningkat.Kecepatan arah aliran sangat penting dalam proses
impaksi. Efisiensi pengumpulan akan meningkat sejalan dengan
meningkatnya kecepatan, dengan pertimbangan stopping distancejuga
akan meningkat seiring dengan meningkatnya kecepatan. Asumsi yang
dinyatakan pada hal ini adalah kecepatan partikel sama dengan
kecepatan arah aliran udara, dimana hampir pada kenyataannya benar.
Ketika kecepatan udara sudah mulai berlebihan, bagaimanapun juga
kecepatan isapan akan meningkat secara bertahap, hal ini
menyebabkan gaya rekat menjadi berlebihan dan menyebabkan partikel
yang terkumpul akan terbang kembali dan efisiensi pengumpulan akan
menurun.Ukuran serat atau bahan filter pada umumnya dibandingkan
dengan ukuran partikel yang akan dikumpulkan. Contohnya serat pada
katun dan wool memiliki ukuran diameter bukaan antara 10 sampai 20
mm .Serat semacam ini cenderung terlalu besar untuk digunakan
menjadi instrumen pengumpul yang efektif untuk menyisihkan partikel
yang memiliki ukuran kecil sekali.Efisiensi penyisihan untuk debu
halus dan asap pada awal pengaplikasian memiliki efisiensi yang
rendah sampai pada saat lapisan telah terbentuk dipermukaan filter.
Hal ini dinyatakan berdasarkan beberapa eksperimen sebelumnya.
Untuk waktu yang pendek ketika kantung baru dipasang, atau seketika
saat baru digunakan untuk pembersihan terdapat partikel yang lolos
dari bahan.DifusiPada partikel yang berukuran sangat kecil, dengan
ukuran yang hampir sama dengan ukuran intermolecular, atau dapat
dikatakan memiliki diameter kurang atau sekitar 0.1 sampai 0.2
mikron, difusi menjadi mekanisme yang paling dominan terjadi pada
proses deposisi. Partikel yang memiliki ukuran sekecil ini akan
mengikuti arah aliran akibat timbulnya kolisi dengan molekul gas,
hasil dari gerak random Brown yang meningkatkan kemungkinan kontak
antara partikel dan permukaan pengumpul. Ketika beberapa partikel
telah terkumpul, konsentrasi gradien akan menjadi lebih sempurna
yang akan menjadi gaya pendorong peningkatan kecepatan deposisi .
Kecepatan udara yang rendah dapat meningkatkan efisiensi dengan
meningkatkan waktu kontak dan menghasilkan kemungkinan kontak yang
lebih lama dengan permukaan kantung filter. Pengumpul atau halangan
yang lebih kecil juga dapat meningkatkan efisiensi pengumpulan
Elektrostatik.Selama elektrostatik dengan tidak ragukan lagi
memegang peranan dalam penangkapan dan menyimpan partikel debu oleh
baghouse filter, bukti ini tidak cukup untuk menyatakan mekanisme
ini secara kuantitatif. Berdasarkan Frederick (1961), elektrostatik
tidak hanya akan membatu proses filtrasi dengan menyediakan gaya
tarik antara debu dan bahan, tetapi juga memiliki efek dalam
aglomerasi partikel, kemampuan pembesihan bahan, dan efisiensi
pengumpulan. Gaya ini memiliki sifat memberikan dorongan muatan
menjadi efek friksi, menyatakan polaritas, intensitas muatan, dan
kecepatan disipasi muatan baik pada debu dan media filter, dan
hubungan antara keduanya dapat meningkatkan atau menghalangi proses
filtrasi. Gaya ini hanya menyatakan perbedan kualitatif saja.
Sebagai contoh, bahan A mungkin lebih baik daripada bahan B pada
debu X, dimana bahan B lebih baik daripada bahan A untuk debu Y.
Gaya ini memberikan beberapa triboelektrik bahan filter yang akan
berguna untuk menjadi penduan dalam pemilihan bahan dengan sifat
elektrostatiknya.Mekanisme PembersihanDebu yang terakumulasi di
media filter, akan menyebabkan meningkatnya kehilangan tekan sampai
batas tertentu. Setelah batas tersebut tercapai maka perlu
dilakukan pembersihan untuk mengurangi kehilangan tekan yang ada.
Siklus pembersihan ini bisa dilakukan secara manual, semi otomatis,
ataupun sepenuhnya otomatis. Siklus secara otomatis dapat dilakukan
berdasarkan waktu tertentu atau ketika tekanan tertentu telah
tercapai. Pada beberapa alat pengendali seperti reverse-jetbaghouse
, alat ini beroperasi dengan pembersihan yang kontinu. Ketika
proses pembersihan telah dimulai, harus dilakukan sampai selesai
dengan intensitas pembersihan yang cukup dan durasi waktu yang
cukup untuk memastikan pembersihan yang menyeluruh. Ketika
pembersihan berlangsung direkomendasikan blower dihentikan . Dari
seluruh metode yang ada terdapat dua metode pembersihan pada
baghouse filter yang telah digunakan secara luas yaitu reverse air,
dan shaker baghouse filter. Pada kedua alat ini terdapat kriteria
dalam mendesain yaitu kecepatan maksimum filtrasi yang sangat
berhubungan dengan jenis industri apa yang akan ditangani.Menurut
dr.drh. Mangku Sitepoe (1997), ada lima dasar dalam mencegah atau
memperbaiki pencemaran udara berbentuk gas.1. Absorbsi. Melakukan
solven yang baik untuk memisahkan polutan gas dengan konsentrasi
yang cukup tinggi. Biasanya absorbennya air, tetapi kadang-kadang
dapat juga tidak menggunakan air (dry absorben).2. Adsorbsi.
Mempergunakan kekuatan tarik-menarik antara molekul polutan dan zat
adsorben. Dalam proses adsorbsi dipergunakan bahan padat yang dapat
menyerap polutan. Berbagai tipe adsorben antara lain Karbon Aktif
dan Silikat.3. Kondensasi. Dengan kondensasi dimaksudkan agar
polutan gas diarahkan mencapai titik kondensasi, terutama
dikerjakan pada polutan gas yang bertitik kondensasi tinggi dan
penguapan yang rendah (Hidrokarbon dan gas organik lain).4.
Pembakaran. Mempergunakan proses oksidasi panas untuk menghancurkan
gas Hidrokarbon yang terdapat di dalam polutan. Hasil pembakaran
berupa Karbon Dioksida dan air. Adapun proses pemisahannya secara
fisik dikerjakan bersama-sama dengan proses pembakaran secara
kimia.5. Reaksi kimia. Banyak dipergunakan pada emisi golongan
Nitrogen dan Belerang. Membersihkan gas golongan Nitrogen, caranya
dengan diinjeksikan Amoniak yang akan bereaksi kimia dengan NOx dan
membentuk bahan padat yang mengendap. Untuk menjernihkan golongan
Belerang dipergunakan copper oksid atau kapur dicampur arang.
Sementara itu, pencegahan pencemaran udara berbentuk partikel
dapat dilakukan melalui enam konsep.1. Membersihkan
(Scrubbing).Mempergunakan cairan untuk memisahkan polutan. Alat
scrubbing ada berbagai jenis, yaitu berbentuk plat, masif, fibrous,
dan spray.
2. Menggunakan filter. Dimaksudkan untuk menangkap polutan
partikel pada permukaan filter. Filter yang dipergunakan berukuran
sekecil mungkin. Filter bersifat semipermeable yang dapat
dibersihkan, kadang-kadang dikombinasikan dengan pembersihan gas
dan filter polutan partikel.
3. Mempergunakan presipitasi elektrostatik. Cara ini berbeda
dengan cara mekanis lainnya, sebab langsung ke butir-butir
partikel. Polutan dialirkan di antara pelat yang diberi aliran
listrik sehingga presipitator yang akan mempresipitasikan polutan
partikel dan ditampung di dalam kolektor. Pada bagian lain akan
keluar udara yang telah dibersihkan.
4. Mempergunakan kolektor mekanis. Dengan menggunakan tenaga
gravitasi dan tenaga kinetis atau kombinasi keduanya untuk
mengendapkan partikel. Sebagai kolektor dipergunakan gaya
sentripetal yang memakai siklon.5. Program langit biru. Yaitu
program untuk mengurangi pencemaran udara, baik pencemaran udara
yang bergerak maupun stasioner. Dalam hal ini, ada tiga tindakan
yang dilakukan terhadap pencemaran udara akibat transportasi (baca:
kendaraan bermotor), yaitu: Pertama, mengganti bahan bakar
kendaraan. Bahan bakar disel dan premium pembakarannya kurang
sempurna sehingga terjadi polutan yang berbahaya. Dalam program
lagit biru, hal ini dikaitkan dengan penggantian bahan bakar ke
arah bahan bakar gas yang memberikan hasil pembakaran lebih baik.
Kedua, mengubah mesin kendaraan. Mesin dengan bahan bakar disel
diganti dengan mesin bahan bakar gas. Ketiga, memasang alat-alat
pembersihan polutan pada kendaraan bermotor.
6. Menggalakan penanaman pohon. Mempertahankan paru-paru kota
dengan memperluas pertamanan dan penanaman berbagai jenis pohon
sebagai penangkal pencemaran. Sebab tumbuhan akan menyerap hasil
pencemaran udara (CO2) dan melepaskan oksigen sehingga mengisap
polutan dan mengurangi polutan dengan kehadiran oksigen.Bentuk
pencegahan yang lain adalah membiasakan diri untuk mengkonsumsi
makanan mengandung serat tinggi. Serat makanan dapat menetralkan
zat pencemar udara dan mengurangi penyerapan logam berat melalui
sistem pencernaan kita. Dan yang paling penting pemerintah
hendaknya komitmen terhadap mengganti bensin bertimbal dengan
bensin tanpa Timbal.
BAB IVPENUTUP1. Kesimpulan
1. Pengendalian pencemaran udara dapat dilakukan dengan dua cara
yaitupengendalian pada sumber pencemar dan pengenceran limbah gas.
Pengendalian pada sumber pencemar merupakan metode yang lebih
efektif karena hal tersebut dapat mengurangi keseluruhan limbah gas
yang akan diproses dan yang pada akhirnya dibuang ke lingkungan.2.
Teknologi yang digunakan dalam pengendalian pencemaran partikulat
diudara adalah dengan Cyclone ,Electrostatic
Precipitator,BaghouseFilter.3. Hal yang perlu diperhatikan dalam
menentukan alat pengendali pencemaran partikulat adalah sebagai
berikut : Konsep dasar pengendalian partikulat Distribusi ukuran
partikulat Efisiensi pengendalian