BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.2 Sulfur Dioksida (SO2)
2.2.1. Sumber Polusi Sufur Dioksida (SO2)
Sulfur Dioksida berasal dari dua sumber yakni sumber alamiah dan buatan. Sumber-sumber SO2 alamiah adalah gunung-gunung berapi, pembusukan bahan organik oleh mikroba dan reduksi sulfat secara biologis. Proses pembusukan akan menghasilkan H2S yang akan menghasilkan H2S yang akan cepat berubah menjadi SO2 sebagai berikut :
H2S + 3/2 O2 —› SO2 + H2O
Sumber-sumber SO2 buatan adalah pembakaran bahan bakar minyak, gas dan batubara yang mengandung sulfur tinggi. Sumber-sumber buatan ini diperkirakan memberi kontribusi sebanyak sepertiganya saja dari seluruh SO2 atmosfir/tahun. Akan tetapi, karena hampir seluruhnya berasal dari buangan industri, maka hal ini
dianggap cukup gawat. Apabila pembakaran bahan bakar fosil ini bertambah di kemudian hari, maka dalam waktu singkat sumber-sumber ini akan dapat memproduksi lebih banyak SO2 daripada sumber alamiah (Slamet, 2009).
Sumber emisi gas sulfur dioksida yang terbanyak berasal dari alam, adapun sumber emisinya berupa pembakaran yang tidak bergerak, proses dalam industri, limbah padat, dan pembakaran limbah pertanian (Sunu, 2001).
Pemakaian batubara sebagai bahan bakar pada beberapa kegiatan industri seperti yang terjadi di beberapa negara Eropa Barat dan Amerika, menyebabkan kadar SOx di udara meningkat. Pencemaran SOx di udara terutama berasal dari pemakaian batubara yang digunakan pada kegiatan industri, transportasi dan lain sebagainya. Bagaimana peranan batubara dalam menyumbang pencemaran SOx telah banyak diteliti di negara-negara industi seperti yang tampak pada tabel berikut ini. Tabel 3. Hasil penelitian Sumber Pencemaran SOx di Amerika tahun 1968
Sumber Pencemaran % bagian % total
Transportasi 2.4 3. Mobil bensin 0.6 4. Mobil diesel 0.3 5. Kereta api 0.3 6. Kapal laut 0.9 7. Sepeda motor 0.3 Pembakaran stasioner 73.5 8. Batubara 60.5 9. Minyak (destilasi) 1.2 10.Minyak (residu) 11.8 Proses industri 22.0
Pembuangan limbah padat 0.3
Lain-lain 1.8
11.Kebakaran hutan 0.0
12.Pembakaran batubara sisa 1.8
100 100.0
Berdasarkan tabel diatas dapat diketahui bahwa sumber utama pencemaran SOx bukanlah dari transportasi, akan tetapi dari pembakaran stasioner (generator listrik dan mesin-mesin) yang memakai bahan bakar batubara. Sumber pencemaran SOx yang kedua adalah dari proses industri (Wardhana, 1995).
2.2.2. Sifat- sifat Sulfur Dioksida (SO2)
Berdasarkan sifat kimia, sulfur dioksida adalah gas yang tidak dapat terbakar, berbau tajam, dan tidak berwarna. Konsentrasi untuk deteksi indera perasa adalah 0.3-1 ppm di udara dan ambang bau adalah 0.5 ppm. Gas ini merangsang pedas (pudgent) dan bersifat iritan (Sarudji, 2010). Sulfur dioksida merupakan senyawa kimia dengan rumus kimia SO2 yang tersusun dari 1 atom sulfur dan 2 atom oksigen. Sulfur dioksida merupakan ikatan yang tidak stabil dan sangat reaktif terhadap gas yang lain (Sunu, 2001). Berdasarkan sifat fisika sulfur dioksida memiliki titik didih -10oC, titik lebur -75,5oC, berat jenis relatif (air =1) 1,4. Kelarutannya dalam air adalah 8,5 dalam 100 ml air pada suhu 25 oC. Gas ini lebih berat dari udara, berat jenis uap relatif di udara 2,25 sedangkan berat jenis relatif udara adalah 1 (NIOSH, 2013).
2.2.3. Reaksi Pembentukan Sulfur Dioksida (SO2)
Gas sulfur oksida atau sering ditulis dengan SOx terdiri atas gas SO2 dan gas SO3 yang keduanya memiliki sifat berbeda (Wardhana, 1995). Istilah SOx digunakan untuk menunjukkan adanya emisi campuran ikatan sulfur dengan oksigen ke udara (Sarudji, 2010). Pembakaran bahan-bahan yang tidak mengandung sulfur akan menghasilkan kedua bentuk sulfur oksida, tetapi jumlahnya relatif tidak dipengaruhi
oleh jumlah oksigen yang tersedia. Walaupun udara tersedia dalam jumlah cukup, SO2 selalu terbentuk dalam jumlah besar.
Mekanisme pembentukan SOx dapat dituliskan dalam dua tahap reaksi sebagai berikut :
S + O2 —› SO2
2SO2 + O2 —› 2SO3
Gas buangan hasil pembakaran pada umumnya mengandung gas SO2 lebih banyak dari pada gas SO3. Jadi dalam hal ini yang dominan adalah gas SO2. Namun demikian gas tersebut akan bertemu dengan oksigen yang ada di udara dan kemudian membentuk gas SO3.
Gas SO2 juga dapat membentuk garam sulfat apabila bertemu dengan oksida logam, yaitu melalui proses kimiawi berikut ini :
4MgO + 4SO2 —› 3MgSO4 + MgS
Udara yang mengandung uap air akan bereaksi dengan gas SO2 sehingga membentuk asam sulfit (Wardhana, 1995).
SO2 + H2O —› H2SO3
Adanya SO3 di udara dalam bentuk gas hanya mungkin jika konsentrasi uap air sangat rendah. Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, biasanya SO3 dan air akan segera bergabung membentuk droplet asam sulfat dengan reaksi sebagai berikut:
Oleh karena itu komponen normal yang terdapat di dalam atmosfir bukan SO3 melainkan H2SO4. Tetapi jumlah H2SO4 atmosfir ternyata lebih tinggi daripada yang dihasilkan dari emisi SO3. Hal ini menunjukkan bahwa produksi H2SO4 juga berasal dari mekanisme-mekanisme lainnya. Setelah berada di atmosfir, sebagian SO2 akan diubah menjadi SO3 (kemudian menjadi H2SO4) oleh proses-proses fotolitik dan katalitik. Jumlah SO2 yang teroksidasi menjadi SO3 dipengaruhi beberapa faktor, termasuk jumlah air yang tersedia, intensitas, waktu dan distribusi spectrum sinar matahari, serta jumlah katalitik yang tersedia (Kristanto, 2002).
Tidak terdapatnya konsentrasi SO2 yang tinggi di udara yang jauh dari sumber pencemar bukan berarti bahwa sumber tersebut tidak atau sedikit menghasilkan SO2, karena bisa jadi SO2 telah diubah kedalam bentuk lain seperti asam sulfit atau sulfat seperti pada penjelasan diatas (Sarudji, 2010).
2.2.4. Pengaruh Sulfur Dioksida (SO2) Terhadap Lingkungan 1. Pengaruh Sulfur Dioksida Terhadap Tanaman
Tanaman dapat rusak karena pencemar SO2. Kerusakan tanaman terjadi pada daunnya. Lapisan jaringan daun ditutupi oleh lapisan epidermis atas dan bawah. Stomata (mulut daun) terdapat pada umumnya di bagian bawah lembar daun. Diantara lapisan epidermis terdapat juga jaringan spons dan jaringan tiang (palisade) yang mengandung klorofil (photosintetic cells). Stomata merupakan mulut daun tempat masuknya CO2 yang berguna untuk proses fotosintetis. SO2 ikut masuk bersama CO2 dan menyebabkan kerusakan pada jaringan daun. Kerusakan ini bisa
nekrosis (kematian jaringan), klorosis (hilang atau berkurangnya klorofil), absisi (rontoknya daun) dan epinasti (melengkungnya daun ke bawah).
Dalam konsentrasi yang lebih besar dari 0.5 ppm gas ini menyebabkan kerusakan daun dalam waktu yang pendek. Karena gas ini dapat bereaksi dengan air, maka air hujan yang mengandung asam sulfat atau sulfit menyebabkan peristiwa yang disebut hujan asam. Hal ini akan menyebabkan rusaknya beberapa jenis tanaman (Sarudji, 2010).
Beberapa jenis tanaman berdaun lebar memberikan respon terhadap SO2 yang memiliki konsentrasi 0,9 ppm dengan menunjukkan gejala luar, warna dedaunan berubah menjadi kuning dan berbintik. Contoh tanaman berdaun lebar yang sangat sensitif terhadap SO2 adalah Pinus silvestri (pinus ) dan Fagus (cemara). Kandungan sulfur pada batang pohon cemara dapat memberi petunjuk terjadi pencemaran SO2 yang meliputi wilayah yang cukup luas (Nugroho, 2005).
2. Pengaruh Sulfur Dioksida terhadap Bahan Lain
Harta benda dapat juga terpengaruh oleh SO2. Gedung-gedung yang mempunyai arti sejarah, patung-patung bernilai seni dapat rusak karena SO2 mudah menjadi H2SO4 yang sangat korosif. Dulu, sewaktu cat tembok masih mengandung PbO, maka SO2 dapat beraksi dengannya dan membentuk PbS yang berwarna hitam.
Benda-benda yang terbuat dari karet seperti ban mobil bila terpapar H2SO4 akan cepat rusak, menjadi retak atau terbelah-belah (Slamet, 2009). Terbentuknya asam sulfat juga menyebabkan korosi pada logam (Sarudji, 2010). Laju korosi beberapa jenis logam, terutama besi, baja dan seng dirangsang pada kondisi
lingkungan yang terkontaminasi SO2, disamping beberapa jenis partikel, kelembaban udara yang tinggi dan suhu juga berperan penting dalam proses korosi tersebut (Kristanto, 2002).
2.2.5. Pengaruh SO2 Terhadap Kesehatan Manusia
SO2 mempunyai pengaruh yang kuat terhadap kesehatan yang akut dan kronis, dalam bentuk gas SO2 dapat mengiritasi sistem pernafasan, pada paparan yang tinggi (waktu singkat) mempengaruhi fungsi paru-paru (Istantinova, 2012).
Udara yang telah tercemar SOx menyebabkan manusia akan mengalami gangguan pada sistem pernafasan. Hal ini karena SOx yang mudah menjadi asam tersebut menyerang selaput lendir pada hidung, tenggorokan, dan saluran nafas yang lain sampai ke paru-paru. Iritasi pada saluran pernafasan dapat menyebabkan pergerakan silia menjadi lambat, bahkan dapat terhenti, sehingga tidak dapat membersihkan saluran pernafasan, hal ini dapat meningkatkan produksi lendir dan penyempitan saluran pernafasan. Akibatnya terjadi kesulitan bernafas, sehingga benda asing termasuk bakteri/ mikroorganisme lain tidak dapat dikeluarkan dari saluran pernafasan dan hal ini memudahkan terjadinya infeksi saluran pernafasan (Mukono, 2000).
Pengaruh sulfur dioksida terhadap manusia adalah sebagai berikut :
- 3 – 5 ppm : dapat dideteksi dari baunya
- 8 – 12 ppm : dapat mengakibatkan iritasi tenggorokan - 20 ppm : dapat mengakibatkan iritasi mata dan batuk
- 50 – 100 ppm : hanya diperbolehkan kontak dalam waktu singkat (30 menit) - 400 – 500 : berbahaya meskipun kontak secara singkat (Fardiaz, 1992).
Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa iritasi pada tenggorokan terjadi pada konsentrasi SO2 sebesar 5 ppm atau lebih, bahkan pada beberapa individu yang sensitif, iritasi terjadi pada konsentrasi 1-2 ppm. SO2 dianggap polutan yang berbahaya bagi kesehatan terutama terhadap manusia usia lanjut dan penderita yang mengalami penyakit kronis pada sistem pernafasan dan kardiovaskular. Individu dengan gejala tersebut sangat sensitif jika kontak dengan SO2 walaupun dengan konsentrasi yang relatif rendah, misalnya 0.2 ppm atau lebih (Kristanto, 2002).
Standar kandungan SO2 di udara untuk daerah perindustrian dan pemukiman perlu dibedakan, seperti pada tabel 4 yang menggambarkan konsentrasi maksimum SO2 dengan waktu :
Tabel 4. Konsentrasi Maksimum SO2 dengan Waktu
Periode, rata-rata Konsentrasi maksimum SO2 Pemukiman Industri
Satu jam 0.025 ppm 0.40 ppm
24 jam 0.10 ppm 0.20 ppm
Satu tahun 0.02 ppm 0.05 ppm
Sumber : Sastrawijaya, 2000
Jika konsentrasi SO2 naik, manusia akan merasa terganggu. Kadar 6 ppm SO2 akan melumpuhkan dan merusak organ pernafasan (Sastrawijaya, 2000).
2.3. Dampak Pencemaran Udara Terhadap Gangguan Saluran Pernafasan