KAJIAN KONSENTRASI PARTIKEL DEBU DI DAERAH PEMUKIMAN DENGAN METODE GAUSS (Studi Kasus PT Semen Gresik) Oleh: Nugroho Budi Susilo [12804021] Pembimbing: Dra. Sri Hartati Soenarmo, MSP. Program Studi Meteorologi, Institut Teknologi Bandung 2008 Abstrak Pabrik semen adalah industri yang sebagian besar proses produksinya berupa pengecilan ukuran material (size reduction) dan pembakaran (pyroprocessing) sehingga pencemaran terhadap lingkungan yang paling menonjol adalah emisi partikel debu ke udara, baik yang berasal dari emisi peralatan dan aktifitas industri sendiri maupun dari kegiatan transportasi. Salah satu model matematika untuk menganalisa masalah ini adalah Model Gauss. Dalam tugas akhir ini, model tersebut akan direpresentasikan dalam program komputer yang dibuat dengan Matlab 7. Analisis dilakukan pada data yang sesuai dengan data ambient yang didapat. Kenaikan kepulan dan konsentrasi hasil verifikasi simulasi dengan data lapangan tanggal 7 Maret dan 20 September 2006 dengan persaman Briggs lebih akurat daripada Holland. Besarnya kesalahan pada simulasi dikarenakan beberapa faktor antara lain sumber emisi pencemar debu hanya ditinjau dari cerobong roller mill, sedangkan faktor topografi dan aktifitas lainya di sekitar pabrik tersebut diabaikan. Selanjutnya akan dikaji tujuh daerah pemukiman di sekitar pabrik untuk mengetahui konsentrasi debu pada 7 Maret, 27 Juni, 20 September dan 19 Desember 2006. Daerah yang mendapatkan konsentrasi debu terbesar dibandingkan enam daerah lainya, adalah daerah yang berada di area bertiupnya angin. Daerah simulasi dan sekitarnya sampai jarak tertentu bisa dikatakan terkontaminasi debu tapi dalam jumlah yang kecil dan masih berada di bawah ambang batas baku mutu udara ambient. Kata kunci: Model dispersi polutan, Gaussian Model, Plume rise, Briggs, Holland. I. Pendahuluan
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
KAJIAN KONSENTRASI PARTIKEL DEBU DI DAERAH PEMUKIMAN
DENGAN METODE GAUSS (Studi Kasus PT Semen Gresik)
Oleh:
Nugroho Budi Susilo[12804021]
Pembimbing: Dra. Sri Hartati Soenarmo, MSP.Program Studi Meteorologi, Institut Teknologi Bandung
2008
Abstrak
Pabrik semen adalah industri yang sebagian besar proses produksinya berupa pengecilan ukuran material (size reduction) dan pembakaran (pyroprocessing) sehingga pencemaran terhadap lingkungan yang paling menonjol adalah emisi partikel debu ke udara, baik yang berasal dari emisi peralatan dan aktifitas industri sendiri maupun dari kegiatan transportasi. Salah satu model matematika untuk menganalisa masalah ini adalah Model Gauss. Dalam tugas akhir ini, model tersebut akan direpresentasikan dalam program komputer yang dibuat dengan Matlab 7. Analisis dilakukan pada data yang sesuai dengan data ambient yang didapat.
Kenaikan kepulan dan konsentrasi hasil verifikasi simulasi dengan data lapangan tanggal 7 Maret dan 20 September 2006 dengan persaman Briggs lebih akurat daripada Holland. Besarnya kesalahan pada simulasi dikarenakan beberapa faktor antara lain sumber emisi pencemar debu hanya ditinjau dari cerobong roller mill, sedangkan faktor topografi dan aktifitas lainya di sekitar pabrik tersebut diabaikan. Selanjutnya akan dikaji tujuh daerah pemukiman di sekitar pabrik untuk mengetahui konsentrasi debu pada 7 Maret, 27 Juni, 20 September dan 19 Desember 2006.
Daerah yang mendapatkan konsentrasi debu terbesar dibandingkan enam daerah lainya, adalah daerah yang berada di area bertiupnya angin. Daerah simulasi dan sekitarnya sampai jarak tertentu bisa dikatakan terkontaminasi debu tapi dalam jumlah yang kecil dan masih berada di bawah ambang batas baku mutu udara ambient.
Kata kunci: Model dispersi polutan, Gaussian Model, Plume rise, Briggs, Holland.
I. Pendahuluan
Di saat standar kehidupan manusia semakin
meningkat dan persaingan taraf internasional telah
mengarah pada perkembangan sektor industri,
manusia berlomba-lomba untuk menciptakan
kemajuan dan inovasi di bidang teknologi. Akan
tetapi hal ini seringkali mengarah pada kerusakan
lingkungan hidup sekitar manusia. Dalam
menciptakan kemajuan-kemajuan tersebut, salah satu
dampak pentingnya adalah berubahnya tingkat
konsentrasi pencemar udara tidak saja di daerah
proyek (dalam hal ini adalah industri semen), tetapi
juga di daerah sekitarnya, akibat adanya pengaruh
dispersi polutan yang ditentukan keadaan meteorologi
dan iklim yang berlaku.
Pabrik semen sendiri adalah industri yang sebagian
besar proses produksinya berupa pengecilan ukuran
material (size reduction) dan pembakaran
(pyroprocessing) sehingga pencemaran terhadap
lingkungan yang paling menonjol adalah emisi
partikel debu ke udara, baik yang berasal dari emisi
peralatan dan aktifitas industri sendiri maupun dari
kegiatan transportasi.
Di sisi lain, manusia yang terutama menetap di daerah
sekitar lokasi penambangan dan industri semen,
memiliki ambang batas terhadap konsentrasi polutan
terutama di sini adalah debu, yang mampu ditolerir
oleh tubuh manusia sendiri. Apabila sudah
melampaui ambang batas tersebut, manusia akan
rentan terhadap berbagai penyakit terutama infeksi
saluran pernapasan.
Melihat betapa berbahayanya pengaruh polutan
berupa debu hasil dispersi (penyebaran) cerobong
asap pabrik pada kesehatan manusia dan lingkungan,
timbul pertanyaaan seberapa besar dan seberapa
berbahaya konsentrasi polutan yang dirasakan
manusia yang tinggal di sekitar pabrik. Salah satu
metode penentuan konsentrasi tersebut adalah dengan
suatu model matematika Gaussian Plume Model, atau
Metode Gauss. Pada Tugas Akhir ini, akan dikaji
proses penentuan konsentrasi polutan hasil dispersi
cerobong asap pabrik dengan Metode Gauss
Tujuan tugas akhir dengan menggunakan Model
Dispersi Polutan dari cerobong adalah
memperkirakan dispersi dan distribusi konsentrasi
partikulat debu dari cerobong di daerah pemukiman
penduduk sekitar PT. Semen Gresik Pabrik Tuban.
Sumber emisi partikulat berasal dari sumber tunggal
kontinu yaitu emisi yang berasal dari cerobong roller
mill pada Electrostatic Presipitator saja. Segala
aktifitas transportasi, rumah tangga dan industri tidak
dimasukkan ke dalam model ini.
Simulasi untuk kajian konsentrasi debu akibat
keberadaan Pabrik Semen akan diterapkan pada tujuh
daerah pemukiman di sekitar pabrik, yaitu
Sumberarum, Temandang, Karanglo, Sumberejo,
Kasiman, Margomulyo, dan Tlogowaru
II. Metodologi
Data fisik cerobong diperoleh dari PT Semen
Gresik Pabrik Tuban, yang terdiri dari diameter dan
tinggi cerobong, laju emisi, dan temperatur polutan
saat keluar dari cerobong.
Data meteorologi yang diperlukan untuk masukan
program adalah data arah dan kecepatan angin,
radiasi matahari, temperatur dan tekanan udara
sekitar rata-rata selama sepuluh tahun (1996-2005).
Data meteorologi tersebut didapat dari hasil
pengamatan antara pihak perusahaan dengan Balai
Hiperkes Kota Surabaya, serta data dari BMG
Perak Surabaya. Data konsentrasi partikel debu,
pengambilan sampling dan pengamatan udara
ambient setiap tiga bulan sekali, yaitu pada Maret,
Juni, September, dan Desember.
Gambar 1 Diagram Alir Pengerjaan
III. Hasil dan Pembahasan
Tabel 1. Hasil simulasi 2006
Pada saat dilakukan simulasi (pada empat waktu yang
berbeda) tepatnya pada 7 Maret, 27 Juni, 20
September, dan 19 Desember 2006 memberikan
Cmaks yang masih jauh di bawah ambang batas baku
mutu udara (khususnya konsentrasi debu), itupun,
Cmaks didapat di daerah persawahan, dan bukan di
daerah pemukiman. Jadi pada saat dilakukan studi
konsentasi debu, daerah pemukiman masih aman dari
gangguan debu. Sehingga dengan ini, bisa dilakukan
simulasi pada saat cerobong mengalami emisi debu
yang besar, dan bisa diketahui daerah mana yang
berpotensi mengalami pencemaran terparah.
Simulasi Maret
Gambar 2 Simulasi 7 Maret 2006
Gambar 3 Windrose rata-rata 10 tahun (1996-2005) Bulan Maret
(sumber: BMG Perak Surabaya)
Tabel 2. Hasil simulasi 7 Maret 2006
Hasil simulasi pada pada 7 Maret 2006 (gambar 2.)
menunjukkan konsentrasi debu terbesar diantara
enam daerah lainya adalah 3,15.10-6 3g
m di daerah
Sumberejo, daerah di selatan pabrik. Karena rata-rata
angin yang berkuasa pada bulan Maret (gambar 3)
bertiup dari utara. Sehingga daerah di selatan pabrik
akan mendapatkan konsentrasi debu yang besar jika
dibandingkan dengan daerah yang berada di sisi lain
pabrik. Sedangkan konsentrasi debu terkecil jika
dibandingkan dengan keenam daerah lainya adalah
daerah Temandang yang berada di sebelah timur
pabrik yaitu sebesar 7,62.10-35 3g
m .
Pada Bulan Maret merupakan Musim Transisi I
(Maret-April-Mei), yaitu transisi dari musim hujan ke
musim kemarau atau Monsun Barat ke Monsun
Timur dan posisi matahari masih berada di selatan
ekuator, sehingga pada saat itu masih dipengaruhi
oleh Angin Monsun Barat. Dan angin rata-rata yang
berkuasa saat itu di daerah studi adalah dari utara,
barat, dan barat laut.
Simulasi Juni
Gambar 4 Simulasi 27 Juni 2006
Gambar 5 Windrose rata-rata 10 tahun (1996-2005) Bulan Juni
(sumber: BMG Perak Surabaya)
Tabel 3. Hasil simulasi 27 Juni 2006
Hasil simulasi pada 27 Juni 2006 (gambar 4), pada
tingkat kestabilan B dengan rata-rata arah angin pada
Bulan Juni (gambar 5) yaitu dari arah timur
menunjukkan daerah Kasiman mengalami konsentrasi
debu terbesar (4,47.10-8 3g
m ) jika dibandingkan dengan
dengan keenam daerah lainya. Daerah Kasiman, kira-
kira berada di sebelah barat dari area pabrik, dan
angin rata-rata sendiri bertiup ke arah barat, sehingga
daerah ini berada pada area downwind (arah
bertiupnya angin) dan memiliki konsentrasi debu
yang besar. Sedangkan konsentrasi debu terkecil hasil
simulasi pada 27 Juni 2006 terjadi di daerah Karanglo
yang berada pada arah selatan dari area pabrik dengan
konsentrasi debu 1,90.10-67 3g
m .
Pada Bulan Juni merupakan masa berlaku Monsun
Timur (Juni-Juli,Agustus), dan angin yang berkuasa
saat itu rata-rata adalah angin Monsun Timur, dimana
pada daerah studi dengan rata-rata angin yang
berkuasa pada Bulan Juni adalah Angin Timur, dan
pada saat itu pula daerah studi sedang mengalami
musim kemarau. Angin yang mendominasi adalah
rata-rata dari timur dan tenggara.
Simulasi September
Gambar 6 Simulasi 20 September 2006
Gambar 7 Windrose rata-rata 10 tahun (1996-2005) Bulan
September (sumber: BMG Perak Surabaya)
Tabel 4. Hasil simulasi 20 September 2006
Hasil simulasi pada 20 September 2006 (gambar 4.5),
pada tingkat kestabilan A dengan rata-rata arah angin
yaitu dari arah Timut laut, menunjukkan daerah
Sumberejo yang berada 1607.14 meter di sebelah
Barat Daya dari area pabrik, mengalami konsentrasi
debu terbesar dengan 3,80.10-6 3g
m , sedangkan
konsentrasi debu terkecil terjadi di daerah
Temandang yang berada di sebelah timur pabrik
yaitu 1,53.10-8 3g
m . Pada bulan ini, merupakan masa
Transisi II (September,Oktober,November) transisi
dari musim hujan ke musim kemarau atau Monsun
Timur ke Monsun Barat dan posisi matahari hampir
di atas ekuator tetapi masih di Belahan Bumi Utara
(BBU), sehingga pada saat itu masih dipengaruhi oleh
Angin Monsun Timur. Sedangkan pada daerah studi
pada Bulan September, rata-rata selama sepuluh
tahun didominasi oleh angin Timur dan Timur Laut
Simulasi Desember
Gambar 8 Simulasi 19 Desember 2006
Gambar 9 Windrose rata-rata 10 tahun (1996-2005) Bulan
Desember (sumber: BMG Perak Surabaya)
Tabel 5. Hasil simulasi 19 Desember 2006
Simulasi pada 19 Desember 2006 (gambar 4.6)
memberikan konsentrasi maksimum pada daerah
Temandang sebesar 4,41.10-15 3g
m yang berada 5929.2
meter di sebelah timur dari area pabrik. Karena
daerah Temandang adalah tercakup sebagai area
downwind (arah bertiupnya angin) sehingga
konsentrasi debu dirasa paling besar di antara enam
daerah lainya. Sedangkan konsentrasi minimum
(3,57.10-33 3g
m ) pada daerah Kasiman yang berada
2192.98 meter di sebelah Barat Daya dari area pabrik,
dan konsentrasi terkecil kedua setelah Kasiman
adalah Margomulyo yang juga berada di sebelah
Barat daya dari area pabrik sejauh 2083.29 meter
dengan 2,30.10-31 3g
m .
Bulan Desember merupakan bulan dengan dominasi
Monsun Barat yang bersamaan dengan musim
penghujan untuk daerah Jawa, Sumatera bagian
selatan, Bali, dan Nusa Tenggara. Untuk daerah studi
rata-rata angin yang berkuasa selama sepuluh tahun
(1996-2005) pada Bulan Desember berasal dari Barat,