TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO 2 ) DARI SUMBER TITIK MAJEMUK (MULTIPLE POINT SOURCES) DENGAN MODIFIKASI MODEL GAUSS DI JALAN PAGESANGAN RAYA SURABAYA SELATAN JURUSAN TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012
30
Embed
TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA … · tugas akhir pemodelan dispersi sulfur dioksida (so 2) dari sumber titik. majemuk (multiple point sources) dengan modifikasi model
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
TUGAS AKHIR
PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO2) DARI SUMBER TITIKMAJEMUK (MULTIPLE POINT SOURCES) DENGAN MODIFIKASI
MODEL GAUSS DI JALAN PAGESANGAN RAYA SURABAYA SELATAN
JURUSAN TEKNIK LINGKUNGANFAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAANINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA2012
Pendahuluan• Latar BelakangAdanya pembangunan di berbagai aspek tidak hanya meningkatkan
perekonomian tetapi juga peningkatan kebutuhan energi untuk transpostasi maupun industri. Semakin pesatnya peningkatan trasnportasi maupun industri dapat meningkatkan pencemaran udara di Kota Surabaya.
Diperlukan suatu upaya dalam mengendalikan pencemaran udara danmenjaga kualitas ambient, tetapi biaya sangat mahal.
Pembuatan suatu model dispersi dianggap upaya pengendaliandengan biaya yang tidak mahal, dan dapat digunakan dalammembantu menentukan suatu kebijakan
• Rumusan MasalahRumusan masalah dalam penelitian ini adalah:
• Bagaimana menghitung konsentrasi SO2 dari sumber titikmajemuk dengan pemodelan Gauss di Jalan Pagesangan Raya Surabaya selatan?
• Berapakah nilai kontribusi konsentrasi dari sumber titikmajemuk dari model Gauss terhadap ambien?
• Ruang Lingkup
Ruang lingkup ini untuk membatasi penelitian, diantaranya:
• Penelitian ini dilakukan di daerah Surabaya Selatan dalam radius 5 km dari alat ISPU.
• Sumber pencemar udara dari kegiatan industri di daerahSurabaya selatan dengan studi kasus di Jalan Pagesangan Raya.
• Sumber titik sebanyak 2 cerobong industri.
• Industri yang digunakan sebagai sumber titik adalah industri yang berlokasi dengan arah angin menuju alat detektor ISPU.
• Kemungkinan adanya Sumber pencemar lain maupunperubahan/reduksi setelah terjadi reaksi di udara dankemungkinan penyerapan oleh RTH tidak dihitung.
• Parameter yang dimodelkan adalah sulfur dioksida (SO2) dengan data yang ada di ISPU.
• Pemodelan menggunakan persamaan Gauss dan menggunakan program microsoft office excel.
• Titik pengambilan data primer untukvalidasi, dilakukan pada koordinat alat ISPU.
• Pemodelan dispersi SO2 dilakukan denganmenghitung konsentrasi SO2 berdasarkan data ISPU selama 5 tahun.
• Modifikasi model Gauss dengan rumus dasaryang disesuaikan dengan arah angin.
• TujuanTujuan dari penelitian ini adalah :
• Menghitung konsentrasi SO2 dari sumber titik majemuk dengan pemodelan Gauss di Jalan Pagesangan Raya Surabaya Selatan.
• Menghitung nilai kontribusi SO2 dari sumber titik majemuk terhadap ambien.
• Manfaat
Manfaat penelitian ini adalah dapatmemodelkan dispersi pencemar udara di Kota Surabaya Selatan yang nantinya dapatdiketahui prediksi konsentrasi pencemar padatitik penerima tertentu, sebagai bahanpertimbangan pemerintah dalam menentukantitik pantau kualitas udara dan pembuatankebijakan, dapat memperkecil biayapembuatan alat pengendali dan pemantauanpencemar udara.
Tinjauan Pustaka
• Pencemaran Udara Dari Cerobong Asap Industri
Menurut laporan Badan Pengelola Lingkungan Hidup (BPLH) 2006, potensi pencemaran udara berupa SO tertinggi berasal darisumber tidak bergerak, yaitu industri sebesar 403.523,25 ton per tahun (78,32 persen) dan NO tertinggi dari sumber bergerak, yaitu27.079,72 ton per tahun (62,2 persen).
(Agung Wredho, 2011)
• Mekanisme pembentukan SOx dapat dituliskan dalam dua tahap reaksi berikut :
S + O2 < --------- > SO2
2 SO2 + O2 < --------- > 2 SO3
• SO3 di udara dalam bentuk gas hanya mungkin ada jika konsentrasi uap air sangat rendah. Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO3 dan uap air akan segera bergabung membentuk droplet asam sulfat ( H2SO4 ) dengan reaksi sebagai berikut :
SO3 + H2O2 ------------ > H2SO4
(DepKes, 2004)
• Penyebaran SO2 oleh Dispersi Udara
Penyebaran polutan sangat dipengaruhi oleh faktor meteorologidiantaranya adalah pergerakan udara, temperature udara, tekanan udara, arah dan kecepatan angin sertakelembaban udara.
Selain faktor tersebut, dispersi dipengaruhi oleh stabilitasatmosfer dan mixing height.
• Pemodelan Dispersi
Pada U.S EPA (1995) Parameter dispersi dari sumber titik (point source) dengan rumus Pasquill-Gifford digunakan untukmenghitung σy dan σz (dalam meter) untuk kategori daerahpedalaman . σy dihitung dengan rumus:
σy = 465.11628(x)tan(TH),
Dimana TH = 0.017453293[c - d ln(x)]
Dan σz dihitung dengan rumus:
σz = axb
Dimana x adalah jarak (km), dengan nilai a, b, c, dan d merupakan paramater pada tabel PASQUILL-GIFFORD
• Pemodelan Dispersi GaussPerkiraan konsentrasi dilakukan dengan waktu rata-rata selama
adanya pusaran dan pergerakan angin. Persamaan Gauss untuk konsentrasi rata-rata dispersi dari sumber stack sesuaiarah angin adalah:
2
2
2
2
2
2 )(
2
1exp
)(
2
1exp
2
1exp
2zzyzy
HzHzy
u
QC
Dimana:C = Konsentrasi polutan pada suatu titik dalam kondisi steady
state, (µg/m3)
Q = Laju emisi, (µg/s)
σy, σz = Parameter dispersi horisontal dan vertikal
u = Kecepatan rata-rata angin pada tinggi efektif stack, (m/s)
y = Jarak horisontal dari titik tengah plume, (m)
z = Jarak vertikal dari tanah, (m)
H = Tinggi stack efektif, (m) yang dihiting dari h+Δh
(Andrew T. Allen, 1998)
• Skema plume dengan dispersi Gauss
Source: Adapted from Turner 1970.
Metodologi Penelitian
Lokasi Penelitian
Lokasi Alat ISPU
lanjutan
Lokasi Cerobong Industri di Surabaya Selatan
DATA DAN PEMBAHASAN• Pengolahan data ISPU (µg/m3):
Musim
Nilai
Hujan Kemarau
Konsentrasi SO2
4 tahun
Konsentrasi SO2
1 tahun
Konsentrasi SO2
4 tahun
Konsentrasi
SO2 1 tahun
Minimal 20.5331 215.3767 25.1823 232.0925
Maksimal 69.5656 685.4420 123.2221 903.8875
Rata-rata 35.1573 235.7933 64.5892 217.9925
DATA DAN PEMBAHASAN• Pengolahan data BMKG: kecepatan angin (m/s)
Kecepatan rata-rata 3 tahun musim hujan = 3.1
Kecepatan rata-rata 3 tahun musim kemarau = 3.6
Kecepatan rata-rata 1 tahun musim hujan = 3.4
Kecepatan rata-rata 1 tahun musim kemarau = 3.7
• Dapat ditentukan stabilitas atmosfer, yakni
• B = Tidak stabil
DATA DAN PEMBAHASAN• Kecepatan angin (m/s) pada ketinggian 20 m
Kecepatan rata-rata 3 tahun musim hujan = 3.5
Kecepatan rata-rata 3 tahun musim kemarau = 4.0
Kecepatan rata-rata 1 tahun musim hujan = 3.8
Kecepatan rata-rata 1 tahun musim kemarau = 4.1
DATA DAN PEMBAHASAN• Perhitungan laju emisi:
rata-rata emisi 4
tahun (µg/s)272128.70 2785163.67
rata-rata emisi 1
tahun (µg/s)342249.65 2507623.69
DATA DAN PEMBAHASAN• Perhitungan jarak dari titik sumber ke ISPU
dengan perbedaan koordinat, didapatkan jarak:
• 1. Jika arah angin ke timur, titik 1 ke ISPU:
• Jarak x = 950.6933 m y = 532.4500 m
• 2. Jika arah angin ke timur, titik 2 ke ISPU:
• Jarak x = 836.9580 m y = 775.062 m
• 3. Jika arah angin ke tenggara, titik 1 ke ISPU:
• Jarak x = 1089.643 m y = 0
• 4. Jika arah angin ke tenggara, titik 1 ke ISPU:
• Jarak x = 1160.666 m y = 0
DATA DAN PEMBAHASAN• Perhitungan konsentrasi model (µg/m3):
Musim Kemarau Sumber titik 1 Sumber titik 2 Emisi Total
Rata-rata konsentrasi 4 tahun 0.0020 3.1466 x 10-7 0.0020
Rata-rata konsentrasi 1 tahun 0.0024 2.7518 x 10-7 0.0024
Musim Hujan Sumber titik 1 Sumber titik 2 Emisi Total
Rata-rata konsentrasi 4 tahun 0.0023 3.6481 x 10-7 0.0023
Rata-rata konsentrasi 1 tahun 0.0026 2.9716 x 10-7 0.0026
Musim Kemarau Sumber titik 1 Sumber titik 2 Emisi Total
Rata-rata konsentrasi 4 tahun 1.0434 6.2329 7.2763
Rata-rata konsentrasi 1 tahun 1.2746 5.4508 6.7255
Musim Hujan Sumber titik 1 Sumber titik 2 Emisi Total
Rata-rata konsentrasi 4 tahun 1.2099 7.2269 8.4368
Rata-rata konsentrasi 1 tahun 1.3766 5.8865 7.2630
DATA DAN PEMBAHASAN• Perbandingan Model dan ISPU:
0
20
40
60
80
100
120
6 7 8 9 10 6 7 8 9 10 6 7 8 9 10 6 7 8 9 10
2007 2008 2009 2010
Ko
nse
ntr
asi
(µ
g/m
3)
ISPU
Model
Model 2
DATA DAN PEMBAHASANPengambilan data primer:
Menit
ke-
Kecepatan
angin (m/s)arah angin
Suhu
udara (oC)SO2 (ppm)
SO2
(µg/m3)
1 0 Tenggara 35.3 0.1 263.8037
2 1.49 Tenggara 35.3 0.1 263.8037
3 0.49 Tenggara 34.7 0.2 527.6074
4 0.81 Tenggara 35.14 0.1 263.8037
5 0.68 Tenggara 36.4 0.2 527.6074
Rata-rata 369.3252
DATA DAN PEMBAHASAN• Nilai kontribusi pencemar SO2 dari sumber titik
majemuk adalah:
• % kontribusi = 1.82%
%100
3252.693
7255.63252.693%100kontribusi% x
KESIMPULAN• Kesimpulan dari penelitian ini adalah:1. Konsentrasi SO2 hasil pemodelan Gauss dari sumber titik
majemuk:• Konsentrasi selama 4 tahun pada musim kemarau dengan
arah angin ke tenggara = 7.2763 µg/m3
• Konsentrasi selama 1 tahun pada musim kemarau denganarah angin ke tenggara = 6.7255 µg/m3
• Konsentrasi selama 4 tahun pada musim hujan dengan arahangin ke tenggara = 8.4368 µg/m3
• Konsentrasi selama 1 tahun pada musim hujan dengan arahangin ke tenggara = 7.2630 µg/m3
2. Hasil perhitungan kontribusi sumber titik majemuk darimodel Gauss terhadap ambien adalah 1.82%.
SARANSaran untuk penelitian selanjutnya adalah:• Dilakukan pengecekan data dan kalibrasi alat ISPU yang
kemungkinan tidak dilakukan kalibrasi.• Dilakukan penelitian pada sumber titik yang lain di Kota Surabaya
yang nantinya dapat dilakukan analisa data untuk seluruh sumber pencemar titik dan pengaruhnya terhadap kualitas udara Kota Surabaya.
• Dilakukan penelitian dengan model dispersi sesuai reaksi alami yang terjadi di udara dan yang tereduksi/terserap oleh ruang terbuka hijau.
• Dilakukan penelitian pada sumber pencemar lain misalnya sumber garis/jalan dan sumber alami yakni proses penguraian zat organik yang menghasilkan gas yang mengandung sulfur dan gas lain atau dari proses pembakaran sampah untuk validasi data dengan ambien di Surabaya Selatan.