METEOROLOGI DAN SEBARAN PENCEMARAN UDARA
D. POKOK BAHASAN IV PEMANTAUAN DAN INVENTORI EMISI DALAM PENCEMARAN UDARA
II.1 SUB POKOK BAHASAN PEMANTAUAN PENCEMARAN UDARA
1.1 Pendahuluan
1.1.1. Deskripsi Singkat
Sub pokok bahasan ini menjelaskan tentang dasar-dasar pemantauan kualitas udara. Aspek yang dinilai adalah bagaiman data pemantauan dapat dinilai andal, dapat dipercaya dan memiliki rentang toleransi keakuratan pengukuran. Polutan yang dipantau meliputi kelompok pencemar indikatif dan spesifik. Jaringan stasiun pengamat melalui pendekatan kurva serta perhitungan juga menjadi bahasan di sini. Frekuensi sampling kualitas udara dan metode-metode pengukuran menjadi bahasan terakhir di sub pokok bahasan pemantauan kualitas udara.
1.1.2. Relevansi
Materi ini diharapkan dapat menjadi dasar dalam mata kuliah Pemantauan dan Analisis Kualitas Udara di semester VI. Dengan memahami metode pemantauan maka akan mempermudah memahami aspek pengendalian pencemaran udara.
1.1.3.1 Standar Kompetensi
Dengan diberikannya prinsip-prinsip dasar pengetahuan tentang metode pemantauan kualitas udara ini maka diharapkan mahasiswa memperoleh standar kompetensi dalam sikap dan perilaku berkarya melalui tugas individu merangkum metode-metode pengukuran, diskusi kelompok tentang studi jaringan pemantauan kualitas udara di kota-kota besar di Indonesia serta tugas kecil tentang berbagai metode pengukuran kualitas udara.
1.1.3.2. Kompetensi Dasar
Setelah menyelesaikan perkuliahan ini, mahasiswa akan mampu menjelaskan dasar-dasar pemantauan kualitas udara.
1.2. Penyajian
1.2.1. Uraian
Umum
Program pemantauan kualitas udara merupakan suatu upaya yang dilakukan dalam pengendalan pencemaran udara. Hal yang penting diperhatikan dalam program pemantauan udara adalah yang berhubungan dengan aspek pengambilan contoh udara (sampling) dan analisis di laboratoriumnya serta pengelolaan data dengan metoda statistika.
Keabsahan dan keterpecayaan data hasil pemantauan yang diperoleh sangat ditentukan oleh metoda sampling dan analisis yang diterapkan. Seperti diketahui, program pemantauan kualitas udara, baik udara ambien maupun dari sumber emisi pencemaran udara, bertujuan untuk memberikan masukan bagi pengambil keputusan dalam program pengendalian pencemaran udara seperti halnya pemantauan kualitas udara yang diterapkan di suatu daerah, hanya akan dapat terukur dari hasil pemantauan yang dilakukan karena pemantauan kualitas udara perlu dilandasi dengan perangkat lunak dan keras yang sesuai, dengan beberapa pembakuan bila diperlukan. Dalam hal ini, metode sampling dan analisis udara akan menjadi landasan pokok yang menjamin keterpercayaan dan keabsahan data yang diperoleh dalam program pemantauan yang dilaksanakan.
Pencemaran udara di suatu daerah akan sangat ditentukan secara langsung oleh intensitas sumber emisi pencemarnya dan pola penyebarannya (dispersi, difusi dan pengenceran) di dalam atmosfer. Konsentrasi pencemar udara akan berbeda dari satu tempat dengan waktu yang berbeda atau dengan tempat lainnya. Hubungan skala ruang dan waktu menjadi variabel penentu besaran konsentrasi zat pencemar yang diamati. Di lain pihak, pencemaran udara juga ditentukan oleh jenis pencemar yang diemisikan oleh sumbernya.
Dua jenis pencemar dapat dibedakan di sini, yaitu pencemar indikatif dan spefifik. Zat pencemar indikatif merupakan zat pencemar yang telah dijadikan
indikator pencemar udara secara umum, yang biasanya tercantum di dalam peraturan kualitas pencemaran udara yang berlaku. Yang termasuk kelompok zat pencemar indikatif untuk daerah perkotaan dan pemukiman secara umum
adalah suspended particulate matter (debu), karbon monoksida, total hidrokarbon (THC), oksida-oksida nitrogen (NOx), sulfur dioksida (SO2) dan oksidan fotokimia (ozon).
Kelompok pencemar spesifik merupakan zat pencemar udara yang bersifat spesifik yang diemisikan dari sumberntya, contohnya gas chlor, ammonia, hidrogen sulfida, merkaptan, formaldehida, dan lain-lain.
Dengan mempertimbangkan faktor-faktor sumber pencemar, medium tempat pencemaran berdispersi dan berdifusi, maupun jenis zat pencemar yang telah diuraikan di atas, pemantauan udara ambien. Pemantauan sumber emisi dilakukan terutama untuk mengetahui tingkat emisi dan unsur pencemar spesifik, sedangkan pemantauan udara ambien dilakukan untuk mengetahui tingkat pencemaran udara yang didasarkan atas pencemar indikatif yang umum. Adanya pembedaan sistem pemantauan ini akan membedakan pula metoda sampling udara.
Udara Masuk Peralatan Sampling Pengkondisian Sampel Pengumpulan Sampel
Pencatatan ANALYZER Peralatan
Data Kalibrasi
Kontrol Aliran
& Pengukuran pada
Analyzer Udara Bergerak Udara Keluar
Pemantauan Kualitas Udara Ambien
Dalam perencaaan pemantauan kualitas udara harus dipertimbangkan beberapa hal, yaitu:
Tujuan pemantauan kualitas ambien Parameter zat pencemar yang akan diukur
Jumlah stasiun pengamat, termasuk lokasi, durasi periode sampling serta metode sampling yang digunakan
Metode pengukuran yang digunakan
Tujuan Pemantauan Kualitas Udara Ambien
Beberapa tujuan dapat dicapai dalam pemantauan ini. Secara garis besar ada empat tujuan utama yaitu :
Untuk mengetahui tingkat pencemaran udara yang ada di suatu daerah dengan mengacu pada ketentuan dan peraturan mengenai kualitas udara yang berlaku dan baku.
Untuk menyediakan pengumpulan data (data base) yang diperlukan dalam evaluasi pengaruh pencemaran dan pertimbangan perencanaan, seperti pengembangan kota dan tata guna lahan, perencanaan transportasi, evaluasi penerapan strategi pengendalian pencemaran yang telah dilakukan, validasi pengembangan model difusi dan dispersi pencemaran udara.
Untuk mengamati kecenderungan tingkat pencemaran udara yang ada di daerah pengendalian pencemaran udara tertentu.
Untuk mengaktifkan dan menentukan prosedur pengendalian darurat untuk mencegah timbulnya episode pencemaran udara.
Jaringan Stasiun Pengamat
Perencanaan jaringan pemantauan kualitas udara dilakukan berdasarkan tingkat konsentrasi pencemar, penyebaran pencemar dan inventori emisi. Selain itu diperlukan pertimbangan-pertimbangan umum seperti: jaringan yang ideal
memerlukan sumber daya yang besar, dan juga diperlukan pengetahuan mengenai tingkat dan pola penyebaran pencemaran udara.
Penetapan besarnya jaringan sangat ditentukan oleh faktor-faktor jumlah penduduk, tingkat pencemaran dan keragamannya serta kebijakan-kebijakan yang berlaku.
Secara teknis, penetapan besar jaringan dapat ditentukan berdasarkan:
jumlah penduduk yaitu dengan membuat kurva aproksimasi (untuk pencemar CO2, CO, HC, NOx dan oksidan).
berdasarkan perhitungan.
Berdasarkan populasi penduduk
Penentuan jumlah stasiun monitoring di suatu wilayah dapat dilakukan berdasarkan jumlah penduduk yaitu menggunakan kurva pendekatan (aproksimasi) seperti diperlihatkan dalam gambar 7.2. Pada gambar tersebut diperlihatkan jumlah minimum dan maksimum monitoring untuk masing-masing zat pencemar. Total suspended solid (debu), SO2, dan pencemar lainnya untuk sistem pengukuran automatik maupun mekanik, untuk masing-masing kelas populasi yang tergantung pada penyebaran dan tingkat pencemarannya.
Sebagai contoh, untuk daerah yang berpenduduk 1 juta dengan masalah SO2 yang kritis diperlukan 20 stasiun pemantauan SO2, sedangkan untuk masalah yang tidak kritis minimum diperlukan hanya 10 stasiun pemantauan SO2.
Untuk parameter SO2 dan NOx membutuhkan alat ukur mekanik dan otomatis, dengan bantuan gambar 7.2 diperoleh alat pemantauan mekanis dan pemantau total. Perbedaan perkiraan antara jumlah sampler total (mekanis dan otomatis) dengan sampler otomatis adalah menunjukkan banyaknya sampler mekanis yang diperlukan.
Meskipun kurva tersebut memberikan perkiraan yang tepat dan baik untuk pemantauan pencemar perkotaan dengan sumber emisi dari kendaraan bermotor seperti CO, HC, NOx, SO2 dan oksidan tetapi bisa diterapkan langsung untuk parameter SO2 dan partikulat, karena pencemar tersebut (SO2 dan partikulat) sangat dipengaruhi oleh kompleksitas sektor industri dan pola penggunaan bahan
bakar di daerah tersebut, dengan demikian akan berpengaruh terhadap ukuran jaringan monitoring.
Gambar 4.2 Kurva Aproksimasi Jumlah Stasiun Pemantauan
Berdasarkan perhitungan
Penentuan jumlah stasiun pemantauan berdasarkan perhitungan hanya digunakan untuk stasiun pemantauan pencemar SO2 dan TSP. Rumus perhitungan tersebut sebagai berikut:
Z 0004 , 0 Nz Y Cs Cb Cs 0096 . 0 Ny X Cs Cs Cm 0965 . 0 Nx = − × = − × = dimana:
N = Jumlah stasiun pemantauan Cm = Nilai isopleth maksimum (ug/m3)
Cs = Nilai standar kualitas udara ambien (ug/m3)
Cb = Nilai isopleth minimum, dengan nilai kontur 10 (ug/m3) X = Luas area dimana konsentrasi pencemar > baku mutu (km2)
Y = Luas area dimana konsentrasi pencemar < baku mutu > Z = Luas area dimana konsentrasi pencemar ≤ background (km2) Kriteria Penempatan Stasiun Pemantauan
Penempatan lokasi stasiun pemantauan perlu dilakukan pada titik-titik yang mewakili: pusat kota, pinggir kota, pedesaan, daerah sekitarnya (remote area), daerah industri, daerah pemukiman dan daerah komersial (perdagangan).
Periode dan Frekuensi Sampling
Konsentrasi zat pencemar di udara ambien berkaitan erat dengan waktu dan tempat, oleh karena itu maka penentuan periode dan frekuensi sampling harus memperhatikan hal-hal apakah sampling udara ambien dilakukan dengan sampling terus-menerus (kontinu), semi kontinu dan sampling sesaat (grab sampling).
Sampling kontinu merupakan metode yang paling ideal dalam suatu program pemantauan dan pengawasan kualitas udara, khususnya di daerah perkotaan.
Sampling semi kontinu dapat diterapkan di daerah-daerah yang agak tercemar, yang tidak terlalu ditandai denga fluktuasi episodik yang tinggi. Sampling sesaat biasanya merupakan suatu metoda yang hanya dilakukan
untuk maksud tertentu, misal menguji keabsahan data yang diperoleh dari sampling kontinu dan sampling semi kontinu, atau suatu langkah awal penentuan titik-titik sampling yang diperlukan di dalam pemantauan dan
pengawasan kualitas udara. Sampling sesaat merupakan metode sampling yang permanen.
Berikut ini pedoman untuk periode dan frekuensi sampling setiap parameter diberikan dalam tabel 4.1.
Tabel 4.1 Frekuensi Sampling Kualitas Udara
Parameter Area dengan konsentrasi
di atas standar
Area urban Area
non urban Sam-pler Kontinu per 3 hari per 6 hari Kontinu per 3 hari per 6 hari per 6 hari TSP M M M M M M SO2 M/A A M M M M CO A A A HC A A M A NO2 M/A A M M A M NOx M/A A M M A Oksidan M/A A A
Metode Sampling Udara Ambien
Dalam pengukuran kualitas udara dengan menggunakan metode dan peralatan yang manual, terlebih dahulu dilakukan sampling yang dilanjutkan dengan analisa di laboratorium.
Untuk mengumpulkan gas dari udara ambien diperlukan suatu teknik pengumpulan dan peralatan tertentu. Teknik pengumpulan gas yang umum digunakan untuk menangkap gas di udara ambien adalah teknik absorpsi, adsorpsi, pendinginan dan pengumpulan pada kantong udara (bag sampler atau tube sampler).
Teknik absorpsi adalah teknik pengumpulan gas berdasarkan kemampuan gas
pencemar bereaksi dengan pereaksi kimia (absorber). Pereaksi kimia yang digunakan harus spesifik artinya hanya dapat bereaksi dengan gas pencemar tertentu yang akan dianalisis. Untuk beberapa jenis gas pencemar yang dianalisis dengan metode colorimetri, selalu menggunakan teknik absorpsi untuk mengumpulkan contoh gas, misalnya pengukuran gas SO2 dengan metode pararosaniline.
Teknik adsorpsi yaitu berdasarkan kemampuan gas teradsorpsi pada permukaan
padat adsorbent (karbon aktif atau aluminium oksida), terutama untuk gas-gas hidrokarbon yang mampu terserap dalam permukaan karbon aktif.
Teknik pendinginan yaitu teknik sampling dengan cara membekukan gas pada
titik bekunya, sedangkan pengumpulan contoh dengan kantong udara sering digunakan untuk gas pencemar yang tidak memerlukan pemekatan contoh udara. Untuk pengumpulan contoh udara diperlukan peralatan pengambilan contoh udara yang pada umumnya terdiri dari collector, flowmeter dan pompa vacuum. Collector berfungsi untuk mengumpulkan gas yang tertangkap, dapat berupa impinger, fritted bubbler atau tube adsorber. Untuk mengetahui volume udara ambien yang terkumpul digunakan flowmeter baik berupa dry gas meter, wet gas meter atau rotameter. Pompa vacuum dihindari digunakan untuk menghisap udara ke dalam collector. Kesalahan yang harus dihindari adalah kebocoran dari sistem pengambilan contoh.
Susunan peralatan sampling udara ambien adalah sebagai berikut:
Gambar 4.3 Susunan Peralatan Sampling Udara Ambien
Metoda Analisa
Berbagai jenis metode pengukuran analitik dapat digunakan untuk analisis zat pencemar udara, dari mulai metode analitik yang sederhana dengan waktu pengukuran yang lama seperti titrasi atau gravimetri sampai metode analitik yang paling mutakhir, yaitu menggunakan prinsip-prinsip fisiko-kimia yang mampu mengukur zat pencemar secara otomatis dengan waktu pengukuran berskala detik, serta tidak memerlukan larutan pereaksi.
1.2.2. Latihan
Gambarkan stasiun pemantauan kualitas udara beserta diagram komponennya! Jawab :
1.3. Penutup
1.3.1. Tes Formatif
1. Sebutkan 2 hal yang menjadi tolok ukur keterpercayaan dan keabsahan data dalam pemantauan kualitas udara!
2. Sebutkan 2 hal pengakategorian zat pencemar dalam rangka pemantauan kualitas udara, berikan pula contohnya!
3. Jelaskan hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam pemantauan kualitas udara ambien!
4. Jelaskan teknik absorpsi dalam pemantauan kualitas udara! 1.3.2. Umpan Balik
Cocokkan jawaban anda dengan kunci jawaban test formatif yang ada pada bahasan berikut ini, hitunglah jawaban anda yang benar, dan gunakan rumus ini untuk mengetahui tingkat penguasaan anda terhadap materi dalam bab ini.
Rumus : Tingkat penguasaan = Σ jawaban yang benar x 100%
Arti tingkat penguasaan yang anda capai adalah : 90% - 100% : baik sekali 80% - 89% : baik 70% - 79% : cukup 60% - 69% : kurang 0% - 59% : gagal 1.3.3. Tindak Lanjut
Jika anda mencapai tingkat kepuasan 80% keatas, maka anda dapat meneruskan dengan kegiatan belajar bab selanjutnya, tetapi jika tingkat penguasaan anda belum mencapai 80%, maka anda harus mengulangi kegiatan belajar bab tersebut terutama pada bagian yang anda belum kuasai. Untuk mencapai pemahaman tersebut anda dapat menghubungi dosen pengampu di luar waktu kuliah.
1.3.4. Rangkuman
Aspek penting dalam pemantauan kualitas udara adalah bagaiman data dapat dinilai andal, dapat dipercaya dan memiliki rentang toleransi keakuratan pengukuran. Polutan yang dipantau secara garis besar dikelompokkan menjadi pencemar indikatif dan spesifik. Jaringan stasiun pengamat dapat dirancang melalui pendekatan kurva serta perhitungan. Frekuensi sampling kualitas udara dan metode-metode pengukuran menjadi hal yang diperhitungkan dalam pemantauan kualitas udara.
1.3.5 Kunci Jawaban Tes Formatif
1. Dalam hal ini, metode sampling dan analisis udara akan menjadi landasan pokok yang menjamin keterpercayaan dan keabsahan data yang diperoleh dalam program pemantauan yang dilaksanakan.
2. Zat pencemar indikatif seperti suspended particulate matter (debu), karbon monoksida, total hidrokarbon (THC), oksida-oksida nitrogen (NOx), sulfur dioksida (SO2) dan oksidan fotokimia (ozon) dan zat pencemar spesifik seperti gas chlor, ammonia, hidrogen sulfida, merkaptan, formaldehida, dan lain-lain.
3. Hal-hal yang yang harus dipertimbangkan beberapa hal, yaitu: Tujuan pemantauan kualitas ambien
Parameter zat pencemar yang akan diukur
Jumlah stasiun pengamat, termasuk lokasi, durasi periode sampling serta metode sampling yang digunakan
Metode pengukuran yang digunakan
4. Teknik absorpsi : teknik pengumpulan gas berdasar kemampuan gas pencemar bereaksi dengan pereaksi kimia (absorber). Pereaksi kimia yang digunakan harus spesifik artinya hanya dapat bereaksi dengan gas pencemar tertentu yang akan dianalisis. Untuk beberapa jenis gas pencemar yang dianalisis dengan metode colorimetri, selalu menggunakan teknik absorpsi untuk mengumpulkan contoh gas, contoh pengukuran gas SO2 dengan metode pararosaniline.
DAFTAR PUSTAKA
“EPA (1997) Traceability Protocol for Assay and Certification of Gaseous Calibration Standards” September 1997 as amended, EPA-600/R-97/121 Butler, F.E, J.E. Knoll, and M.R. Midgett (1985). Development and Evaluation of
Methods for Determining Carbon Monoxide Emissions. Quality Assurance Division, Environmental Monitoring Systems Laboratory, U.S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, NC. June 1985. 33 pp.
National Institute for Occupational Safety and Health (1976). Recommendations for Occupational Exposure to Nitric Acid. In: Occupational Safety and Health Reporter. Washington, D.C. Bureau of National Affairs, Inc. 1976. p. 149 Standard Methods of Chemical Analysis (1962). 6th ed. New York, D. Van
Nostrand Co., Inc. 1962. Vol. 1, pp. 329-330.
Standard Method of Test for Oxides of Nitrogen in Gaseous Combustion Products (Phenoldisulfonic Acid Procedure) (1968). In: 1968 Book of ASTM Standards, Part 26. Philadelphia, PA. ASTM Designation D 1608—60.