ANALISIS SEBARAN KARBON MONOKSIDA DARI SUMBER TRANSPORTASI DI JALAN SISINGAMANGARAJA
DENGAN METODE GAUSSIAN LINE SOURCE BERBASIS SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS (SIG)
TUGAS AKHIR
DENI GUSRIANTI 120407039
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA SEMESTER GANJIL 2016
Pembimbing II
Isra Suryati, S.T., M.Si.
Pembimbing I
Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc.
TA/TL-USU/2016/001
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir dengan judul:
ANALISIS SEBARAN KARBON MONOKSIDA DARI SUMBER TRANSPORTASI DI JALAN SISINGAMANGARAJA
DENGAN METODE GAUSSIAN LINE SOURCE BERBASIS SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS (SIG)
Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Tugas Akhir ini adalah hasil karya Saya sendiri kecuali kutipan-kutipan yang telah Saya sebutkan sumbernya.
Demikian pernyataan ini dibuat apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya Saya atau merupakan hasil jiplakan maka Saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan, Desember 2016
DENI GUSRIANTI 12 0407 039
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah Penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya kepada kita semua sehingga Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Analisis Sebaran Karbon Monoksida (CO) dari Sumber Transportasi di Jalan Sisingamangaraja Dengan Metode Gaussian Line Source Berbasis Sistem Informasi Geografis (SIG)”.
Terimakasih Penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc dan Ibu Isra Suryati, S.T., M.Si selaku dosen pembimbing yang telah membimbing penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Dan tak lupa pula terimakasih kepada:
1. Orang tua dan saudara-saudara tercinta yang telah memberikan dorongan moril dan materil.
2. Ibu Ir. Netti Herlina, M.T, selaku ketua Jurusan Teknik Lingkungan Universitas Sumatera Utara.
3. Ibu Lies Setyowati, S.T. M.T dan Bapak Muhammad Faisal S.T. M.T sebagai penguji yang telah memberikan saran dan masukan demi kesempurnaan tugas akhir ini.
4. Kak Yani Simamora, S.H yang telah membantu dan memberikan dorongan kepada Penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
5. Pihak Badan Teknik Kesehatan dan Pengendalian Penyakit Kota Medan sebagai pihak yang membantu Penulis untuk sampling di lapangan.
6. Semua sektor pemerintahan terkait yang membantu dalam memberikan data-data sekunder.
7. Septiaji Pratama sebagai partner yang setia menemani, membantu, serta memotivasi dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
8. Runi, Karin, Meidina, Fira, Icus, Alan, Hapis, Dika, Usman, Fajrur dan Dwi yang telah banyak membantu dan memberikan dorongan kepada penulis
9. Nisa, Dinda yang telah membantu penulis pada saat sampling
10. Rekan-rekan angkatan 2012 yang tidak bisa disebutkan semua namanya yang telah memberikan banyak bantuan, perhatian, pengertian dan dorongan dalam pembuatan tugas akhir ini
11. Semua pihak yang telah membantu.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu kritik, saran, dan masukan dari semua pihak sangat diharapkan agar masa yang akan datang tugas akhir ini lebih sempurna. Semoga tugas akhir ini dapat memberikan sumbangan yang berarti dan bermanfaat. Akhirul qalam penulis berharap semoga laporan ini berguna bagi kita semua, Aamiin Ya Rabbal Alamin.
Medan, Desember 2016
Penulis
ii
ABSTRAK
Lokasi pengamatan dalam penelitian ini adalah Jalan Sisingamangaraja (di depan Indogrosir) sepanjang ±200 m. Jalan Sisingamangaraja adalah salah satu titik lalu lintas terpadat Kota Medan dan diduga banyak mengemisikan CO ke udara ambien. Tujuan penelitian ini yaitu mengestimasi emisi CO dari kendaraan di Jalan Sisingamangaraja, mengetahui pola sebaran CO menggunakan metode gaussian line source, memetakan sebaran CO dengan aplikasi SIG, dan membandingkan hasil pemodelan dengan pemantauan langsung di lapangan. Tahapan dalam penelitian ini dimulai dari studi literatur dan survei lapangan, pengumpulan data sekunder, pengambilan data primer, menghitung konsentrasi polutan menggunakan metode Finite Length Line Source (FLLS) yang merupakan jenis dari gaussian line source, sampling kualitas udara di lapangan, uji validitas, membandingkan hasil konsentrasi yang didapatkan dengan baku mutu PP No. 41 Tahun 1999, dan visualisasi menggunakan aplikasi SIG. Berdasarkan hasil pengamatan volume lalu lintas di Jalan Sisingamangaraja adalah 7.591 unit/jam (pagi) dan 7.433 (siang). Jumlah kendaraan tersebut menyumbangkan laju emisi sebesar 49.171,7 µg/m.s pada pagi hari dan pada siang hari sebesar 46.943,1 µg/m.s. Bedasarkan perhitungan dengan FLLS konsentrasi CO paling tinggi adalah pada tepi jalan (roadside) yaitu sebesar 20.340 µg/Nm3 pada pagi hari dan 18.340 µg/Nm3 pada siang hari. Sedangkan berdasarkan pengukuran langsung konsentrasi maksimal sebesar 18.323 µg/Nm3 pada waktu pagi dan 17.177 µg/Nm3 pada waktu siang. Analisa spasial dengan Sistem Informasi Geografis menghasilkan wilayah sebaran dampak dari sumber tersebut adalah Kelurahan Harjosari 2. Perbandingan hasil pemodelan dan hasil pengukuran di lapangan dengan wilmott’s index menghasilkan nilai d=0,69-0,84, R=0,93-0,96, dan NMSE=0,02-0,04. Hasil validasi memiliki keakuratan 16,5%- 17%.Kisaran ini masih dalam kriteria pemodelan Gaussian (10%- 20%).
Kata kunci : CO, finite length line source, SIG, transportasi.
ABSTRACT
Observation location in this study is Singamangaraja Street (infront of Indogrosir) ±200 m in length. Singamangaraja Street is one of the busiest traffic points in Medan City and widely predicted emit CO ambient air. The purpose of this study is to estimating emissions from vehicles at Singamangaraja Street, to determining the pattern distribution of CO using gaussian line source, to maping the distribution of CO with GIS application, and to comparing the modeling results with direct measurement. Step of the research started from literature studying, field surveying, collecting secondary and primary data, calculating the concentration of pollutants using Finite Length Line Source (FLLS) wich is a part of Gaussian line source, air quality sampling, validity, comparing results obtained with the concentration of National Ambient Air Quality Standart PP No. 41/1999, and visualization using GIS application. Based on the results of observations of traffic volume on the Singamangaraja street is 7.591 units/hour (morning) and 7.433 units/hour (noon). The amount emission rate is 49.171,7 µg/m.s in the morning and 46.943,1 µg /m.s in the noon. According to calculations FLLS the highest CO concentration is at roadside (20.340 µg/Nm3 in the morning and 18.340 µg/Nm3 in the noon).
Based on direct measurement of the concentration of a maximum of 18.323 µg /Nm3 in the morning and 17.177 µg /Nm3 at noon. Spatial analysis with Geographic Information System generate distribution impact area of the source was Harjosari 2 district. Comparison between modeling and field survey using wilmott’s index method had d=0,69-0,84, R=0,93-0,96, dan NMSE=0,02-0,04. Statistic validation had 16,5%-17% accuracy and still in range of Gaussian criteria (10%- 20%).
Keywords: CO, finite length line source, GIS, transportation.
iv
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR i
ABSTRAK iii
ABSTRACT iv
DAFTAR ISI v
DAFTAR TABEL vii
DAFTAR GAMBAR viiii
DAFTAR PERSAMAAN ix
DAFTAR LAMPIRAN x
BAB I PENDAHULUAN I-1
1.1 Latar Belakang I-1
1.2 Rumusan Masalah I-4
1.3 Tujuan Penelitian I-4
1.4 Manfaat Penelitian I-4
1.5 Ruang Lingkup Penelitian I-5
1.6 Sistematika penulisan I-5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA II-1
2.1 Penelitian Terdahulu II-1
2.2 Gambaran Wilayah Studi II-1
2.3 Pencemaran Udara II-9
2.3.1 Sumber Pencemaran Udara II-9
2.3.2 Jenis Pencemaran Udara II-10
2.3.3 Dampak Pencemaran Udara II-10
2.3.4 Baku Mutu Kualitas Udara II-13
2.4 Pencemaran Udara dari Kendaraan Bermotor II-13
2.5 Model Penyebaran Pencemaran Udara II-15
2.5.1 Model SebaranGaussian II-16
2.5.2 Model Finite Length Line Source II-17
2.6 Faktor yang Mempengaruhi Penyebaran Pencemaran Udara II-21
2.6.1 Temperatur Inversi II-21
2.6.2 Arah Angin II-21
2.6.3 Kecepatan Angin II-22
2.6.4 Intensitas Penyinaran Matahari II-23
2.6.5 Stabilitas Atmosfer II-23
2.7 Sistem Informasi Geografis dalam Pemodelan Pencemaran Udara II-24
2.8 Validasi Model II-25
BAB III METODE PENELITIAN III-1
3.1 Metode Penelitian III-1
3.2 Variabel Penelitian III-4
3.3 Lokasi Penelitian III-4
3.4 Jenis dan Sumber Data III-7
3.4.1 Jenis dan Sumber Data Data Primer III-7 3.4.2 Jenis dan Sumber Data Data Sekunder III-7
3.5 Teknik Pengumpulan Data III-7
3.5.1 Pengumpulan Data Primer III-7
3.5.2 Pengumpulan Data Sekunder III-10
3.6 Teknik Pengolahan Data III-10
3.6.1 Menghitung Konsentrasi CO dengan Pemodelan
Gaussian Line Source III-10
3.6.2 Uji Validasi III-12
3.6.3 Analisis Komparatif III-12
3.6.4 Analisis Spasial Berbasis Sistem Informasi Geografis (SIG) III-12
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV-1
4.1 Volume Lalu Lintas Jalan Sisingamangaraja IV-1
4.2 Laju Emisi CO IV-2
4.3 Kondisi Meteorologi IV-5
4.3.1 Distribusi Angin IV-5
4.3.2 Stabilitas Atmosfer IV-6
4.4 Konsentrasi CO di Sekitar Jalan Sisingamangaraja IV-7 4.5 Analisa Hasil Pemodelan Finite Length Line Source (FLLS) IV-8
4.6 Validasi Hasil Pemodelan CO IV-12
4.7 Perbandingan Konsentrasi CO Hasil Pemodelan,
Pengukuran di Lapangan, dan Baku Mutu IV-13
4.8 Analisis Spasial Menggunakan Aplikasi SIG IV-15
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V-1
5.1 Kesimpulan V-1
5.2 Saran V-1
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Hasil Pemantauan CO Roadside Tahun 2014 I-2 Tabel 1.2 Hasil Pemantauan CO Roadside Tahun 2015 I-2 Tabel 2.1 Penelitian Sebelumnya Tentang Pemodelan Persebaran
Pencemaran Udara II-2
Tabel 2.2 Pengaruh Konsentrasi CO di Udara Terhadap Tubuh Manusia II-12 Tabel 2.3 Faktor Emisi Kendaraan Bermotor di Indonesia II-14
Tabel 2.4 Nilai Konstanta a, b, c, d, dan f II-20
Tabel 3.1 Koordinat Sampling CO di Lapangan III-5
Tabel 3.2 Kelas Stabilitas Atmosfer III-11
Tabel 4.1Data Volume Lalu Lintas dan Faktor Emisi IV-2
Tabel 4.2 Laju Emisi CO IV-3
Tabel 4.3 Validasi Statistik Hasil Pemodelan CO Pagi IV-12 Tabel 4.4 Validasi Statistik Hasil Pemodelan CO Siang IV-12
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Deskripsi Model FLLS II-18
Gambar 2.2 Hubungan Antara Lapse Rate, Adiabatic Lapse Rate,
dan Stabilitas Atmosfer II-23
Gambar 2.3 Diagram Alir Penelitian III-2
Gambar 3.1 Gambar 3.2 Diagram Fishbone Penelitian III-3 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Peta Lokasi Pengamatan III-6 Gambar 4.1 Volume Lalu Lintas Jalan Sisingamangaraja IV-1 Gambar 4.2 Persentase Laju Emisi dari Kendaraan Pagi Hari IV-4 Gambar 4.3 Persentase Laju Emisi dari Kendaraan Siang Hari IV-4
Gambar 4.4 Arah dan Kecepatan Angin Dominan IV-5
Gambar 4.5 Persentase Kelas Stabilitas Atmosfer IV-7
Gambar 4.6 Konsentrasi CO Hasil Pengukuran IV-8
Gambar 4.7 Geometri Jalan IV-9
Gambar 4.8 Konsentrasi CO Hasil Pemodelan FLLS Pagi IV-10 Gambar 4.9 Konsentrasi CO Hasil Pemodelan FLLS Siang IV-11 Gambar 4.10 Konsentrasi CO vs Baku Mutu Hasil Pengukuran Pagi IV-13 Gambar 4.11 Konsentrasi CO vs Baku Mutu Hasil Pengukuran Siang IV-14
Gambar 4.12 Isopleth Hasil Pengukuran Pagi IV-17
Gambar 4.13 Isopleth Hasil Pengukuran Siang IV-18
Gambar 4.14 Isopleth Hasil Perhitungan Pagi IV-19
Gambar 4.15 Isopleth Hasil Perhitungan Siang IV-20
viii
DAFTAR PERSAMAAN
Persamaan 2.1 Persamaan Infinite Length Line Source II-16
Persamaan 2.2 Turunan Persamaan 2.1 II-17
Persamaan 2.3 Rumus untuk Mencari dC II-17
Persamaan 2.4 Dasar PersamaanFinite Length Line Source II-18 Persamaan 2.5 Rumus Mencari Nilai K Berdasarkan Persamaan
Sebelumnya II-18
Persamaan 2.6 Rumus Mencari Nilai B II-19
Persamaan 2.7 Turunan Persamaan 2.4 II-19
Persamaan 2.8 Turunan persamaan 2.7 II-19
Persamaan 2.9 Persamaan untuk Menghitung nilai C Menggunakan
Finite Length Lline Source II-19
Persamaan 2.10 Rumus untuk Menghitung Nilai G(B) II-19 Persamaan 2.11 Rumus untuk Menghitung Laju Emisi (Q) II-19 Persamaan 2.12 Rumus untuk Menentukan Kecepatan Angin Efektif (ū) II-19 Persamaan 2.13 Rumus Menghitung Parameter Penyebaran Horizontal (σy) II-19 Persamaan 2.14 Rumus Menghitung Parameter Penyebaran Vertikal (σz) II-19 Persamaan 2.15 Rumus untuk Menghitung Nilai d II-26 Persamaan 2.16 Rumus untuk Menghitung Nilai NMSE II-26 Persamaan 2.17 Rumus untuk Menghitung Nilai R II-26 Persamaan 2.18 Rumus untuk Menghitung Nilai FB II-26 Persamaan 2.19 Rumus untuk Menghitung Nilai Fa2 II-26
Persamaan 3.1 Rumus Konversi ppm ke µg/Nm3 III-9
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN I Tabel Distribusi Gaussian
LAMPIRAN II Baku Mutu Kualitas Udara Ambien LAMPIRAN III Hasil Pengukuran CO di Lapangan
x
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LatarBelakang
Kota Medan sebagai ibu kota Provinsi Sumatera Utara merupakan kota terbesar ketiga di Indonesia dengan jumlah penduduk 2.191.140 jiwa pada tahun 2014 (BPS Provinsi Sumut, 2015). Peningkatan jumlah penduduk di Kota Medan mengakibatkan peningkatan kebutuhan sarana publik, salah satu sarana publik yang memiliki peran penting adalah sarana transportasi. Tingginya jumlah pendudukakan menyebabkan meningkatnya kebutuhan untuk sarana transportasi, yang berarti volume kendaraan bermotor di Kota Medan juga akan terus meningkat.
Berdasarkan data dari Dirlantas Poldasu, sampai dengan tahun 2014 jumlah kendaraan yang ada di Kota Medan ±5.531.777 unit. Sepeda motor mendominasi sebanyak 86,29%; mobil penumpang 7,91%; mobil barang 4,50%; dan bus 1,30%. Jika jumlah tersebut dikalikan dengan faktor emisi kendaraan nasional yaitu berdasarkan Peraturan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 12 tahun 2010, maka didapatkan jumlah polutan yang diemisikan dari sektor transportasi adalah sebagai berikut; karbon monoksida (CO) sebanyak 83.886.300 gram/km, nitrogen monoksida (NOx) sebanyak 7.652.500 gram/km, dan Particulate Matter (PM10) sebanyak 1.647.297 gram/km. Emisi dari kendaraan bermotor akan berdampak menimbulkan dampak berupa penurunan kualitas udara ambien di Kota Medan.
Dampak pencemaran udara yang langsung terhadap kesehatan masyarakat salah satunya adalah Infeksi Saluran Pernafasan Atas (ISPA). Berdasarkan data 10 penyakit utama masyarakat KotaMedan, ISPA adalah penyakit dengan jumlah penderita terbanyak yaitu 221.635 jiwa pada tahun 2014 (BPS Provinsi Sumut, 2015). Dari data tersebut dapat disimpulkan 10,1% penduduk Kota Medan terkena ISPA pada tahun 2014. Dampak pencemaran udara yang lainnya tergantung pada jenis polutan, misalnya dampak dari polutan timbal akan menyebabkan menurunnya IQ pada anak.
CO merupakan salah satu pencemar spesifik dari kendaraan bermotor yang bersifat tidak berbau dan tidak berwarna. Gas beracun ini memiliki dampak yang sangat
berbahaya bagi manusia dan biasa disebut silent killer. Gas ini dapat bereaksi dengan hemoglobin dalam darah membentuk karboksihemoglobin (COHb) yang menyebabkan hemoglobin tidak bias bereaksi dengan oksigen, sehingga jumlah oksigen di dalam darahakan berkurang. Jika terpapar dalam jumlah yang banyak dan waktu yang lama dapat menyebabkan kematian.
Badan Lingkungan Hidup (BLH) Kota Medan telah melakukan pemantauan terhadap kualitas udara ambien di tepi jalan (roadside) beberapa ruas jalan utama Kota Medan.
Hasil pemantauan CO tahun 2014 dan 2015 di beberapa lokasi untuk waktu pagi, siang, dan malam dijelaskan pada Tabel 1.1 dan Tabel 1.2
Tabel 1.1 Hasil Pemantauan CO Roadside Tahun 2014
Lokasi
Baku Mutu (µg/m3*
Konsentrasi (µg/m3)
September Oktober Desember
a b c a b c a b c
1 30.000 17.178 12.597 17.178 17.178 12.597 17.178 18.323 20.613 18.323 2 30.000 22.904 14.888 18.323 5.726 4.581 4.581 16.033 14.888 17.178 3 30.000 4.581 3.436 3.436 5.726 4.581 4.581 10.307 9.162 10.307 Sumber: BLH Kota Medan, 2014 dan telah diolah
Keterangan:
* baku mutu kualitas udara ambien PP nomor 41 tahun 1999 1. Jalan Gatot Subroto Medan
2. Pintu masuk KIM I Mabar 3. Taman makam pahlawan Medan a. Pagi
b. Siang c. Malam.
Tabel 1.2 Hasil Pemantauan CO Roadside Tahun 2015
Lokasi
Baku Mutu (µg/m3*
Konsentrasi (µg/m3)
September Oktober November
a c c a b c a b c
1 30.000 4.581 6.871 5.726 8.016 13.742 10.307 19.468 14.888 18.323 2 30.000 14.888 19.468 18.323 14.888 10.307 18.323 17.178 18.323 17.178 3 30.000 2.290 6.871 5.726 9.162 11.452 12.597 20.613 14.888 18.323 Sumber: BLH Kota Medan, 2014 dan telah diolah
Keterangan:
* baku mutu kualitas udara ambien PP nomor 41 tahun 1999 1. Jalan Gatot Subroto Medan
2. Pintu masuk KIM I Mabar 3. Taman makam pahlawan Medan a. Pagi
b. Siang c. Malam.
Berdasarkan data pada Tabel 1.1 dan 1.2 diatas dapat dilihat konsentrasi CO di beberapa ruas jalan di Kota Medan masih dibawah baku mutu. Namun demikian, dengan
I-2
terdeteksinya konsentrasi CO di udara ambien menunjukkan bahwa telah terjadi penurunan kualitas udara ambien. Oleh karena itu, tetap harus dilakukan upaya penurunan kadar CO di udara ambien supaya tidak melebihi baku mutu yang telah ditetapkan.
Salah satu titik kepadatan lalu lintas di Kota Medan yaitu di Jalan Sisingamangaraja.
Jalan ini merupakan jalan arteri primer di Kota Medan yang menghubungkan Kota Medan dengan kabupaten atau kota lainnya dalam Provinsi Sumatera Utara. Volume lalu lintas pada jam sibuk di Jalan Sisingamangaraja adalah 8.208 kendaraan/jam, dengan V/C Ratio 0,61 (Dishub Kota Medan, 2016). Padatnya jumlah kendaraan yang melewati area ini mengakibatkan banyak polutan CO yang diemisikan ke udara ambien.
Apabila tidak ditangani dengan baik akan menimbulkan dampak negatif bagi lingkungan terutama bagi kesehatan manusia.
Salah satu tahapan dalam memilih teknologi pengendalian pencemaran udara adalah mengetahui pola sebaran polutan. Pola sebaran polutan memberikan informasi arah dan besar konsentrasi polutan tersebar, sehingga menjadi acuan untuk menganalisa pengendalian yang harus dilakukan agar dampak dari polutan berbahaya dapat dikendalikan. Ada beberapa metode dalam pemodelan penyebaran polutan, seperti gaussian model, eulerian model, lagrangian model. Namun, metode yang paling banyak diaplikasikan adalah metode gaussian model karena dianggap paling tepat dalam menggambarkan penyebaran pencemaran udara. Gaussian Modelyang umum digunakan yaitu gaussian model point source dan gaussian model line source (Daly dan Zannetti, 2007).
Sistem Informasi Geografis (SIG) merupakan salah satu cara menyajikan informasi spasial dan menghubungkan dengan kondisi sebenarnya di permukaan bumi. Analisis sebaran polutan udara berbasis SIG akan mendapatkan informasi yang akurat mengenai luasan spasial dari penyebaran polutan dan intensitasnya pada lokasi terdampak (Edinatadkk, 2008; Yerramillidkk, 2011).
Berdasarkan penjelasan diatas, maka akan dilakukan suatu penelitian tentang Analisis Sebaran Karbon Monoksida (CO) dari Sumber Transportasi di Jalan Sisingamangaraja dengan Metode Gaussian Line Source Berbasis Sistem Informasi Geografis (SIG).
Penelitian ini menggunakan metode gaussian line source karena sumber pencemar adalah sumber garis. Setelah mendapatkan pola konsentrasi pada titik-titik yang telah ditentukan, maka selanjutnya akan dipetakan menggunakan aplikasi SIG.
1.2 RumusanMasalah
Berdasarkan latar belakang tersebut, maka rumusan permasalahan dalam penelitian ini adalah:
1. Berapa jumlah konsentrasi CO yang dihasilkan dari sumber transportasi di Jalan Sisingamangaraja?
2. Bagaimana pola sebaran CO dari sumber transportasi di Jalan Sisingamangaraja dengan menggunakan metode Gaussian line source?
3. Bagaimana pola spasial sebaran CO dari sumber transportasi di Jalan Sisingamangaraja dengan menggunakan aplikasi SIG?
4. Bagaimana perbandingan konsentrasi CO menggunakan metode gaussian line sourcedengan pemantauan langsung di lapangan?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengestimasi emisi CO dari sumber transportasi di Jalan Sisingamangaraja
2. Mengetahui pola sebaran CO dari sumber transportasi di Jalan Sisingamangaraja dengan menggunakan metode Gaussian line source
3. Memetakan pola sebaran CO dari sumber transportasi di Jalan Sisingamangaraja dengan menggunakan aplikasi SIG
4. Membandingkan konsentrasi CO menggunakan metode Gaussianline source dengan pemantauan langsung di lapangan.
1.4 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat:
1. Memberikan informasi kepada Pemerintah Kota Medan agar dapat digunakan sebagai dasar pengambil kebijakan atau peraturan daerah yang berkenaan dengan ambang batas emisi CO yang dihasilkan oleh kendaraan bermotor
I-4
2. Memberikan hasil penelitian kepada pihak terkait seperti Badan Lingkungan Hidup (BLH) Kota Medan dan Provinsi Sumatera Utara, serta Dinas Perhubungan mengenai pola persebaran polutan CO, sehingga dapat diterapkan dalam rangka upaya penyempurnaan pengelolaan kualitas udara di Kota Medan.
3. Menjadi acuan untuk penelitian selanjutnya tentang kualitas udara Kota Medan.
1.5 RuangLingkupPenelitian
Adapun batasan masalah penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Metode yang digunakan adalah metode Gaussian model finite length line source.
2. Sumber polutan adalah semua jenis kendaraan bermotor yang melewati Jalan Sisingamangaraja.
3. Lingkup kajian adalah kawasan disekitar jalan Sisingamangaraja di depan Indogrosir, Kecamatan Medan Amplas. Panjang segmen jalan yang diamati adalah 200 m.
4. Ketinggian penerima (reseptor) yang diamati yaitu 2 m dari permukaan tanah.
5. Kondisi meteorologi yang ditinjau adalah kondisi meteorologi diKota Medan.
6. Data meteorologi (suhu udara, kelembaban udara, intensitas penyinaran matahari, arah angin, dan kecepatan angin) yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari Balai Besar Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) Kota Medan dan pengamatan langsung di lapangan pada saat sampling.
7. Data jumlah kendaraan yang melewati Jalan Sisimangaraja diperoleh dari pengamatan langsung.
8. Hasil konsentrasi CO selanjutnya akan dipetakan pada aplikasi Sistem Informasi Geografis (SIG).
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
BAB I : PENDAHULUAN
Berisi latar belakang, tujuan penelitian, rumusan masalah, manfaat penelitian, ruang lingkup penelitian, serta sistematika penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Berisi teori dan pemahaman tentang pencemaran udara secara umum, jenis pencemaran udara,dampak pencemaran udara, baku mutu kualitas udara, pencemaran udara dari sumber transportasi, teori tentang pemodelan penyebaran pencemaran udara, sistem informasi geografis dan kaitannya dengan pola sebaran pencemaran udara, serta teori statistika tentang uji validitas.
BAB III : METODE PENELITIAN
Bab ini menjelaskan metode penelitian yang mencakup diagram alir dan diagram fishbone penelitian, variabel penelitian, lokasi penelitian, data dan sumber data, teknik pengumpulan data, dan teknik analisa data.
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
Berisi data dan pembahasan mengenai volume lalu lintas di Jalan Sisingamangaraja, laju emisi dari sumber transportasi, kondisi meteorologi yang meliputi distribusi angin dan stabilitas atmosfer, hasil analisis dengan menggunakan metode Finite Length Line Source (FLLS), perbandingan hasil pemodelan dan pengukuran langsung di lapangan, serta analisis spasial menggunakan aplikasi SIG.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi tentang kesimpulan dari hasil penelitian dan saran-saran yang diberikan atas hasil yang didapat.
I-6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penelitian Terdahulu
Pada tahun-tahun sebelumnya, penelitian tentang pemodelan persebaran pencemaran udara telah banyak dilakukandi kota dan negara lain. Penelitian tentang Analisis Sebaran Karbon Monoksida dari Sumber Transportasi di Jalan Sisingamangaraja dengan Metode Gaussian Line Source Berbasis Sistem Informasi Geografis (SIG) ini dilakukan dengan acuan penelitian-penelitian sebelumnya. Penelitian yang akan dilakukan ini memiliki perbedaan dengan terdahulu dalam hal objek, metode, karakteristik lokasi, dan temuan hasil. Perbedaan spesifik penelitian ini dan penelitian sebelumnya dapat dilihat pada Tabel 2.1.
2.2 Gambaran Wilayah Studi
Wilayah studi dalam penelitian ini adalah Jalan Sisingamangaraja. Batas jalan ini yaitu dari jalan Tritura sampai Batas Kota Medan dengan panjang ±13,38km, lebar ±10 m, Garis Sempadan Bangunan (GSB) 11,5 m, dan mempunyai 4-5 lajur jalan.
Jalan Sisingamangaraja merupakan jalan arteri primer kota Medan Fungsi Jalan Arteri Primer terhadap transportasi Kota Medan adalah jalan-jalan yang menghubungkan kota tersebut dengan kota-kota besar lainnya (ibukota provinsi), atau ruas-ruas jalan yang menghubungkan antara satu kawasan andalan dengan kawasan andalan lainnya dalam satu provinsi, atau ruas-ruas jalan yang menghubungkan antara pusat primer dan pusat primer lainnya dalam wilayah Kota Medan (Dinas TRTB Kota Medan, 2010)
Menurut Dishub Kota Medan Jalan Sisingamangaraja berfungsi sebagai jalan nasional dengan volume lalu lintas 8.208 kendaraan/jam, kapasitas 13.464 kendaraan/jam, V/C Ratio 0,61 dan kecepatan kendaraan yang melintas adalah 33,47 km/jam.
Terdapat banyak aktivitas dijalan ini, seperti aktivitas komersil, institusi, pendidikan, rekreasi, serta aktivitas ibadah. Di sekitar jalan ini terdapat satu Indeks Standar Pencemar Udara (ISPU) yang aktif yang terletak di depan Stadion Teladan.
Tabel 2.1 Penelitian Sebelumnya Tentang Pemodelan Persebaran Pencemaran Udara
NO Nama
peneliti
Judul Penelitian
Tujuan Penelitian
Lokasi Penelitian Metode Penelitian
Hasil Penelitian 1. Emad A.A., Sayed
M. El Shazly, Kassem Kh. O (2010)
Computer Simulation for Dispersion of Air Pollution Released from A Line Source According to Gaussian Model
Mendeskripsikan polusi downwid disekitar ruas jalan pada beberapa kota di Egypt
Egypt a. Pendekatan teori
software
b. Menghitung laju emisi
c. Input data
Menggunakan kelas stabilitas A, kecepatan angin 1 m/det, laju emisi 1µg/m3, konsentrasi maksimum adalah 36 µg/m3 pada jarak
±8m 2.. Janne Berger, et al
(2010)
Evaluation and Inter- comparison of Open Road Line Soure Model Currently in Use in the Nordic Countries
Membandingkan dan mengevaluasi
operasional open-road gaussian line source model yang digunakan di Norway, Denmark, dan Finland
Norway, Denmark, dan Finland
Mengaplikasikan 4 (empat) model yaitu : HIWAY2-AQ, OML-Highway, CAR-FMI, dan WORM pada 3 (tiga) set data dan
dianalisis dengan uji statistik
OML-Highway (Traffic-Produced Turbulence) bisa digunakan untuk model Open Road Line Source (ORLS), untuk mendeskripsikan turbulensi yang diakibatkan oleh lalulintas 3. Wisnu Wisi
Nugroho dan Abdu Fadli Assomadi (2012)
Pemodelan Dispersi SO2 dari Sumber Garis Majemuk dengan Modifikasi Model Gauss di Jalan Mastrip Raya dan Jalan Pagesangan Surabaya Selatan
Mengaplikasikan model yang terbangun sehingga mendapatkan nilai konsentrasi ambien pada penerima dari sumber garis majemuk (multiple line sources) di Jalan Mastrip Raya dan Jalan Pangesangan dan menentukan besar kontribusi SO2
Jalan Mastrip Raya dan Jalan Pangesangan, Surabaya
a. Menghitung beban emisi dari data kepadatan lalu lintas b. Menghitung
persebaran dengan model gauss c. Validasi hasil
daripemodelan dengan pemantauan langsung
a. Konsentrasi SO2
pada musim kemarau tahun 2007-2010 adalah 0.771 µg/m3 dan pada musim hujan 2007-2010 adalah 0,816 µg/m3. Konsentrasi SO2
pada musim kemarau 2011 adalah 0,149
II-2
Tabel 2.1 Penelitian Sebelumnya Tentang Pemodelan Persebaran Pencemaran Udara NO Nama peneliti Judul
Penelitian
Tujuan Penelitian
Lokasi Penelitian Metode Penelitian
Hasil Penelitian
terhadap ambien dilapangan µg/m3 dan pada
musim hujan tahun 2011 adalah 0,149 µg/m3 b. Kontribusi
pencemar SO2
yang bersumber dari kegiatan transportasi adalah sebesar 0,04% dimana besarnya
konsentrasi yang dihasilkan adalah sebesar 0,149 μg/m3 4. Akrista Ayu Ika
Permatasari, dkk (2014)
Analisis Sebaran Pencemaran Udara Menggunakan Model Dispersi Gauss dan Pemetaan ArcGIS 10
a. Menganalisis kondisi udara Bukit Semarang Baru b. Menganalisis pola
sebaran polutan udara di Kawasan Bukit Semarang Baru
c. Menggambarkan pola sebaran polutan udara di Kawasan Bukit Semarang Baru dengan menggunakan Model Dispersi
Bukit Semarang Baru Kecamatan Mijen, Kota Semarang
a. Penelitian kasus dan penelitian lapangan b. Model Dispersi
Gauss
c. Pemetaan dengan program ArcGIS 10
a. Kondisi kualitas udara pada kawasan ini dominan berkualitas baik dikarenakan banyak pepohonan di sekitar kawasan sehingga dapat membantu sebagai respirator b. Pada perhitungan
dispersi Gauss tidak bergerak, Lanjutan
Tabel 2.1 Penelitian Sebelumnya Tentang Pemodelan Persebaran Pencemaran Udara Lanjutan
NO Nama
peneliti
Judul Penelitian
Tujuan Penelitian
Lokasi Penelitian Metode Penelitian
Hasil Penelitian
Gauss hasil overlay
konsentrasi NO2, SO2, CO,dan debu pada keempat interval waktu pegukuran dapat disimpulkan bahwa sumber pencemar paling dominan adalah pada Taman Industri II c. Model Sebaran
udara yang tepat untuk kawasan Bukit Semarang Baru adalah Model Dispersi Gauss Sumber Bergerak 5. Vlad Isakov, et al
(2014)
Air Quality
Modelling in Support of Near Road Exposure and Effect of Urban Air Pollution Study (NEXUS)
Mendeskripsikan aplikasi dari
pendekatan turunan Air Quality Modelling pada Near-road Exposure and Effect of Urban Pollution Study (NEXUS)
Detroit, Michigan Menggunakan kombinasi dari model dispersi skala lokal, skala regional, untuk mendapatkan solusi spasial dan temporal konsentrasi untuk analisa epidemiologi
Turunan model yang digunakan pada NEXUS memberikan informasi baru terkait hubungan antara kepadatan lalu lintas dengan
pencemaran yang tidak digambarkan oleh matriks
II-4
Tabel 2.1 Penelitian Sebelumnya Tentang Pemodelan Persebaran Pencemaran Udara Lanjutan
NO Nama
peneliti
Judul Penelitian
Tujuan Penelitian
Lokasi Penelitian Metode Penelitian
Hasil Penelitian kepadatan (seperti intensitas lalu litas dan jarak pada jalan) yang biasanya dugunakan pada epidemiologi lingkungan untuk mempelajari keterkaitan lalu lintas dengan pencemaran udara 6. Yudith Vega
Paramitadevi(2014)
Simulasi dan Validasi Model Dispersi Karbon Monoksida (CO) di Sekitar Pintu Tol Baranangsiang Bogor
a. Membuat simulasi dispersi CO Line Gaussian Model b. Memvalidasi hasil
perhitungan konsentrasi CO dengan CO Line Gaussian Model terhadap data primer yang diperoleh dari hasil pengukuran secara langsung di lapangan
c. Menganalisis pengaruh
konsentrasi polutan CO terhadap angka kejadian penyakit pada warga yang menetap di sekitar
Bogor a. Penyusunan
model dispersi mengguakan Finite Length Line Source
b. Pemantauan konsentrasi CO dilapangan menggunakan metode analisis spektrofotometri c. Validasi model d. Visualisasi pola
konsentrasi serta rekapitulasi kesehatan penduduk
a. Simulasi dispersi polutan CO telah berhasil dibuat dalam bentuk softwareFLLS Jagorawi dan visualisasi menggunakan Surfer 8.0. Hasil simulasi
padatanggal 26 Agustus-1 September 2013 dengan
konsentrasi CO tertinggisebesar 5.453 μg/Nm3 di bahu kanan jalan sedangkan terendah
Tabel 2.1 Penelitian Sebelumnya Tentang Pemodelan Persebaran Pencemaran Udara Lanjutan
NO Nama
peneliti
Judul Penelitian
Tujuan Penelitian
Lokasi Penelitian Metode Penelitian
Hasil Penelitian pintu tol
Baranangsiang Bogor
sebesar682 μg/Nm3 di perumahan KPP IPB
Baranangsiang 4.
Arah dispersi polutan CO kearah timur yakni Kampung Sawah
b. Hasil validasi antara model dengan pengukuran di lapangan memiliki nilai keakuratan sebesar 14%- 15,5%
c. Hasil rekapitulasi rekam medis menunjukkan tingginya jumlah pasien dengan kejadian penyakit sistem pembuluh darah, ISPA dan eksaserbasi obstruktif paru- paru kronis masing-masing
II-6
Tabel 2.1 Penelitian Sebelumnya Tentang Pemodelan Persebaran Pencemaran Udara Lanjutan
NO Nama
peneliti
Judul Penelitian
Tujuan Penelitian
Lokasi Penelitian Metode Penelitian
Hasil Penelitian sebesar 4, 439 dan 116 kejadian selama periode Januari-Maret 2013 di Kampung Sawah Kelurahan Baranangsiang 7. Winardi, (2015) Dispersi Gas Karbon
Monoksida (CO) dari Sumber Transportasi di Kota Pontianak
Mengetahui dispersi gas CO menggunakan software Meti-lis
Pontianak a. Analisis sebaran menggunakan software Meti-Lis b. Analisis dilakukan
pada waktu konsentrasi CO tertinggi dalam satu hari c. Analisa
komparatif, membandingkan dengan baku mutu PP No. 41/1999
a. Konsentrasi CO maksimal di Kecamatan Pontianak Kota adalah 4.747,65 µg/m3
b. Konsentrasi CO maksimal di Kecamatan Pontianak Utara adalah 444,42 µg/m3
c. Konsentrasi CO maksimal di Kecamatan Pontianak Barat adalah 1.629,94 µg/m3
d. Konsentrasi CO maksimal di Kecamatan Pontianak Timur adalah 2.790,93 µg/m3
Tabel 2.1 Penelitian Sebelumnya Tentang Pemodelan Persebaran Pencemaran Udara Lanjutan
NO Nama
peneliti
Judul Penelitian
Tujuan Penelitian
Lokasi Penelitian Metode Penelitian
Hasil Penelitian e. Konsentrasi CO
maksimal di Kecamatan Pontianak Selatan adalah 6.009,3 µg/m3
f. Konsentrasi CO maksimal di Kecamatan Pontianak Tenggara adalah 863,89µg/m3 8. Deni Gusrianti
(2016)
Analisis Sebaran Karbon Monoksida dari Sumber
Transportasi di Jalan Sisingamangaraja Menggunakan Gaussian Line Source Berbasis SIG
a. Mengestimasi emisi b. Mengetahui pola
dispersi COdengan metode gaussian line source c. Memetakan pola
dispersi CO menggunakan aplikasi SIG d. Membandingkan
konsentrasi COdari pemodelan dan pemantauan
langsung diroadside
Jalan
SisingamangarajaMedan
a. Analisis deskriptif b. Uji validitas c. Analisis
komparatif d. Analisis spasial
a. Laju emisi pada hari Sabtu 15 Oktober 2016 adalah 49.171,7 µg/m.s pada pagi hari dan 46.943,1 µg/m.s pada siang hari.
b. Dengan model FLLS konsentrasi maksimal adalah 20.340 µg/Nm3 pada waktu pagi dan 18.340 µg/Nm3 pada waktu
siang.Konsentrasi minimal yaitu pada jarak 2 km
II-8
Tabel 2.1 Penelitian Sebelumnya Tentang Pemodelan Persebaran Pencemaran Udara
NO Nama
peneliti
Judul Penelitian
Tujuan Penelitian
Lokasi Penelitian Metode Penelitian
Hasil Penelitian dari sumber sebanyak 49,497 µg/Nm3 dan pada pagi hari dan 44,629 µg/Nm3 pada siang hari.
c. CO dari sumber transportasi di Jalan
Sisimangaraja tersebar ke arah selatan yaitu ke wilayah
Kelurahan Harjosari 2.
d. Perbandingan hasil pemodelan dan pengukuran di lapangan
memiliki nilai d dan R mendekati 1, NMSE < 0,5.
Hasil validasi memiliki
keakuratan 16,5- 17%.
2.3 Pencemaran Udara
Berdasarkan Peraturan Pemerintah Nomor 41 Tahun 1999 tentang Pengendalian Pencemaran Udara pasal 1 ayat 1 butir 1 pencemaran udara adalah masuknya atau dimasukkannya zat, energi, dan/atau komponen lain ke dalam udara ambien olehkegiatan manusia, sehingga mutu udara ambien turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan udara ambien tidak dapat memenuhi fungsinya.
Menurut (Peavy dkk,1985; Soedomo, 1999; Wardhana, 2004), pencemaran udara adalah masuknya zat pencemar (seperti debu, fumes, gas, kabut, bau, asap, atau uap) kedalam udara/atmosfer pada jumlah tertentu yang menyebabkan perubahan susunan/komposisi udara dari kondisi normalnya. Zat tersebut dari karakternya atau dari lamanya kontaminan di atmosfer dapat mengancam atau dapat membahayakan manusia, tumbuhan, hewan, dan juga material atau dapat mengganggu kenyamanan hidup.
Penyebab zat tersebut masuk ke dalam atmosfer dapat berupa kebakaran hutan, letusan gunung berapi, debu meteroit dan pancaran garam dari laut. Namun sebagian besar juga disebabkan oleh kegiatan manusia misalnya akibat aktivitas transportasi, industri, pembuangan sampah baik akibat proses dekomposisi ataupun pembakaran, serta kegiatan rumah tangga.
2.3.1 Sumber Pencemaran Udara
MenurutPeraturan Pemerintah Nomor 41 Tahun 1999 tentang Pengendalian Pencemaran Udara pasal 1 ayat 1 butir 3,sumber pencemar adalah setiap usaha dan/atau kegiatan yangmengeluarkan bahan pencemar ke udara yang menyebabkan udara tidak dapat berfungsisebagaimana mestinya. Sumber penyebab terjadinya pencemaran udara dikelompokkan menjadi:
1. Sumber bergerak berasal dari kegiatan transportasi/kendaraan bermotor;
2. Sumber bergerak spesifik, yang berasal dari kereta api, pesawat terbang, kapal laut, dan kendaraan berat lainnya;
3. Sumber tidak bergerak, yang berasal dari sumber emisi tetap pada suatu tempat, misalnya cerobong asap dari suatu pabrik; dan
4. Sumber tidak bergerak spesifik, yang berasal dari kebakaran hutan/lahan dan pembakaran sampah.
II-10
Menurut Soedomo (1999)Pencemaran udara akibat kegiatan transportasi yang sangat penting adalah akibat kendaraan bermotor di darat, emisi spesifik dari aktivitas tersebut adalah CO, partikulat, NOx, HC, Pb, dan SOx. Pencemaran udara oleh industri sangat tergantung dari jenis industri, prosesnya serta peralatan yang digunakan (utilitas).Kemudian hal penting yang perlu diperhitungkan dalam emisi pencemaran udara oleh sampah adalah partikulat akibat proses pembakaran, serta emisi dari proses dekomposisi yang perlu diperhatikan adalah emisi HC dalam bentuk gas methana.
Peavy dkk (1985) mengelompokkan sumber pencemaran udara menjadi sumber bergerak (seperti transportasi darat, pesawat terbang, kapal laut); sumber tetap (seperti perumahan, daerah komersil, industri power dan pemanasan, termasuk PLTU); proses industri (seperti industri kimia, industri metalurgi, industri bubur kertas dan kertas, serta industri perminyakan); tempat pembuangan sampah (berupa sampah dari kegiatan rumah tangga dan komersil, limbah batubara serta pembakaran lahan).
2.3.2 Jenis Pencemaran Udara
Menurut Soedomo(1999),jenis pencemaran udara dapat dikelompokkan sebagai berikut:
1. Dilihat dari ciri fisik, bahan pencemar berupa:
a. Partikel (debu, aerosol, timah hitam) b. Gas (CO, NOx, SOx, H2S, HC) c. Energi (suhu dan kebisingan).
2. Berdasarkan kejadian, terbentuknya pencemar terdiri dari:
a. Pencemar primer (yang diemisikan langsung oleh sumber)
b. Pencemar sekunder (yang terbentuk karena reaksi di udara antara berbagai zat).
3. Berdasarkan pola emisi akan menggolongkan pencemar dari sumber titik (point source), atau sumber garis (line source), atau sumber area (area source).
2.3.3 Dampak Pencemaran Udara
Dampak pencemaran udara saat ini merupakan masalah serius yang dihadapi oleh negara-negara industri. Akibat yang ditimbulkan oleh pencemaran udara ternyata sangat merugikan. Pencemaran tersebut tidak hanya mempunyai akibat langsung terhadap
kesehatan manusia saja, akan tetapi juga dapat merusak lingkungan lainnya, seperti hewan, tanaman, bangunan gedung dan lain sebagainya (Wardhana, 2004).
Menurut Cooper dan Alley (1994) partikulat seperti asap dan kabut berdampak mengganggu penglihatan, dampak lain yang diakibatkan oleh partikulat seperti mengotori bangunan dan material, korosif, serta mengakibatkan perubahan cuaca.
Partikulat dapat mengganggu kesehatan manusia dan hewan serta menghambat pertumbuhan tanaman. Peavy dkk (1985) menjelaskan pada konsentrasi yang tinggi pertikulat dapat berbahaya bagi kesehatan manusia karena mudah masuk kedalam sistem pernafasan dan menyebabkan gangguan pernafasan.
Kadar timah yang tinggi di udara dapat mengganggu pembentukan sel darah merah.
Gejala keracunan dini mulai ditunjukkan dengan terganggunya fungsi enzim untuk pembentukan sel darah merah, yang pada akhirnya dapat menyebabkan gangguan kesehatan lainnya seperti anemia, kerusakan ginjal dan lain-lain. Sedangkan keracunan Pb bersifat akumulatif (Soedomo, 1999).
Karbon monoksida tidak terlalu berpengaruh pada tumbuhan ataupun material, namun sangat berbahaya bagi kesehatan manusia. CO bereaksi dengan hemoglobin dalam darah dan menghambat pengangkutan oksigen. Berdasarkan konsentrasi dan lamanya paparan CO, dampaknya bagi tubuh manusia beragam mulai dari menyebabkan sakit kepala sampai bisa menyebabkan kematian (Cooper dan Alley, 1994)
Menurut Suma’mur (2009) kadar CO lebih dari 4.000 bds menyebabkan kematian yang sangat cepat. Gas ini dengan hemoglobin (Hb, zat darah merah) darah akan membentuk karboksihemoglobin yang tidak lagi dapat mengikat oksigen untuk keperluan metabolisme sel dan jaringan tubuh. Afinitas (kemampuan mengikat) CO dengan hemoglobin demikian luar biasa besar dibanding dengan oksigen yaitu sebesar 300 kali.
Sedangkan menurut Wardhana (2004) menjelaskan ikatan CO dengan darah (hemoglobin) kurang lebih 140 kali lebih kuat dari ikatan oksigen dengan darah.
Konsentrasi gas CO diudara secara langsung akan mempengaruhi konsentrasi karboksihemoglobin (COHb). Bila konsentrasi gas CO di udara tetap maka konsentrasi COHb dalam darah akan mencapai keseimbangan tertentu dan akan tetap bertahan
II-12
selama tidak ada perubahan pada konsentrasi CO di udara.Konsentrasi gas CO sampai dengan 1.000 ppm masih dianggap aman kalau waktu kontak hanya sebentar. Gas CO sebanyak 30 ppm apabila dihisap oleh manusia selama 8 jam akan menimbulkan rasa pusing dan mual. Konsentrasi CO sebanyak 1.000 ppm dan waktu paparan (kontak) selama 1 jam menyebabkan pusing dan kulit berubah menjadi kemerah-merahan. Untuk paparan yang sama dengan konsentrasi CO 1.300 ppm, kulit akan langsung berubah menjadi merah tua dan disertai rasa pusing yang hebat. Untuk keadaan yang lebih tinggi, akibatnya akan lebih fatal, yaitu kematian(Wardhana, 2004).
Hubungan antara konsentrasi CO di udara, konsentrasi COHb dalam darah, dan gangguan pada tubuh dapat dilihat pada Tabel 2.2
Tabel 2.2 Pengaruh Konsentrasi CO di Udara Terhadap Tubuh Manusia Konsentrasi CO di udara
(ppm)
Konsentrasi COHb dalam darah (%)
Gangguan pada tubuh
3 0,98 tidak ada
5 1,3 belum begitu terasa
10 2,1 sistem syaraf sentral
20 3,7 panca indra
40 6,9 fungsi jantung
60 10,1 sakit kepala
80 13,3 sulit bernafas
100 16,5 pingsan-kematian
Sumber : Wardhana, 2004
Gas nitrogen oksida (NOx) ada dua macam, yaitu gas nitrogenmonoksida (NO) dan gas nitrogendioksida (NO2). Menurut Flagon dan Seinfeld (1988) NO2 lebih beracun daripada gas NO.
Organ tubuh yang paling peka terhadap pencemaran gas NO2 adalah paru-paru. Paru- paru yang terkontaminasi oleh gas NO2 akan membengkak sehingga penderita sulit bernafas yang dapat mengakibatkan kematian. Konsentrasi gas NO yang tinggi dapat menyebabkan gangguan pada sistem syaraf yang mengakibatkan kejang-kejang. Bila keracunan ini terus berlanjut akan dapat menyebabkan kelumpuhan. Gas NOx juga dapat menyebabkan timbulnya Peroxy Acetil Nitrates yang disingkat PAN. Peroxy Acetil Nitrates ini menyebabkan iritasi pada mata yang menyebabkan mata terasa pedih dan berair. Campuran PAN bersama senyawa kimia lainnya yang ada di udara dapat
menyebabkan terjadinya kabut foto kimia atau Photo Chemistry Smog yang sangat mengganggu lingkungan (Wardhana, 2004).
Udara yang telah tercemar SOx menyebabkan manusia akan mengalami gangguan pada sistem pernafasannya. Hal ini karena gas SOx yang mudah menjadi asam akan menyerang selaput lendir pada hidung, tenggorokan, dan saluran nafas lain sampai ke paru-paru. Serangan gas SOx tersebut menyebabkan iritasi pada bagian tubuh yang terkena (Wardhana, 2004).
2.3.4 Baku Mutu Kualitas Udara
Berdasarkan PeraturanPemerintah Nomor 41 Tahun 1999 tentang Pengendalian Pencemaran Udara pasal 1 ayat 1butir 7, 16, dan 17baku mutu udara emisi adalah batas maksimal dan/atau beban emisi maksimum yang diperbolehkan masuk atau dimasukkan kedalam udara ambien. Ambang batas emisi gas buang kendaraan bermotor adalah batas maksimum zat atau bahan pencemar yang boleh dikeluarkan langsung dari pipa gas buang kendaraan bermotor. Baku mutu udara ambien adalah ukuran batas atau kadar zat, energi, dan/atau komponen yang ada atau seharusnya ada dan/atau unsur pencemar yang ditenggang keberadaannya dalam udara ambien.
2.4 Pencemaran Udara dari Kendaraan Bermotor
Sumber bergerak mengemisikan CO, NOx, VOCs dalam jumlah yang besar. Kendaraan biasa seperti mobil penumpangadalah jenis yang paling besar dari sumber bergerak yang mengemisikan polutan berbahaya. Truk dan kendaraan berat lainnya mengemisikan emisi yang lebih tinggi dibandingkan kendaraan ringan walaupun jumlahnya hanya 10% dari keseluruhan kendaraan, namun jika digabungkan dapat mengahasilkan emisi yang sama dengan kendaraan biasa (Cooper dan Alley,1994).
Perhitungan emisi sumber bergerak umumnya menggunakan metode faktor emisi.
Secara spesifik emisi dari kendaraan bermotor ditimbulkan dari proses pembakaran di dalam mesin yang mengeluarkan gas buang (Nitrogen, CO2, air, dan pencemar- pencemar udara), evaporasibahan bakar pada mesin, saat pengisian bahan bakar, dan lainnya (KLH, 2013).
II-14
Jenis dan jumlah pencemar yang diemisikan dari berbagai kendaraan dipengaruhi oleh tingkat penggunaan kendaraan dalam ton/km atau kg/km. Faktor emisi dipengaruhi oleh berbagai parameter, diantaranya adalah karakteristik mesin, teknologi kendaraan, karakteristik bahan bakar, usia dan perawatan kendaraan, dan penggunaan kendaraan (KLH, 2013).
Emisi dari sumber bergerak bervariasi berdasarkan jenis kendaraan, cara mengendarai, umur kendaraan, alat pengendali pencemaran, dan faktor lainnya. Salah satu permasalahan dalam memodelkan emisi dari kendaraan adalah untuk menentukan faktor emisi rata-ratakendaraan. Faktor emisi rata-rata kendaraan beberapa tahun lalu dan perencanaan masa depan diambil dari laporan umur distribusi kendaraan, memburuknya mesin dan perangkat kontrol efisiensi, siklus mengendarai, dan variabel lainnya (Cooper dan Alley,1994).
Untuk saat ini hingga waktu yang belum ditentukan, faktor emisi mengacu pada faktor emisi nasional (Peraturan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 12 Tahun 2010 tentang Pengendalian Pencemaran Udara di Daerah). Faktor emisi kendaraan bermotor di Indonesia dapat dilihat pada tabel 2.3
Tabel 2.3 Faktor Emisi Kendaraan Bermotor di Indonesia
Kategori CO
(g/km)
HC (g/km)
NOx
(g/km)
PM10
(g/km)
CO2
(g/km BBM)
SO2
(g/km BBM)
Sepeda Motor 14 5,9 0,29 0,24 3.180 0,008
Mobil Penumpang (bensin) 40 4 2 0,01 3.180 0,026
Mobil Penumpang (solar) 2,8 0,2 3,5 0,53 3.172 0,44
Mobil Penumpang 32,4 3,2 2,3 0,12 3.178 0,11
Bis 11 1,3 11,9 1,4 3.172 0,93
Truk 8,4 18 17,7 1,4 3.172 0,82
Sumber : KLH, 2013
Tarigan (2009) melakukan penelitian tentang estimasi emisi kendaraan bermotor di beberapa ruas jalan di Kota Medan, diperoleh hasil sebagai berikut: Emisi tahunan polutan CO di ruas Jalan Medan-Binjai Km 7 sepanjang 200 m sebesar 41 ton, NO2 5,3 ton serta SO2 0,4 ton dan merupakan ruas jalan paling besar emisinya dibandingkan ruas jalan Medan-Tanjung morawa km 10 yang besarnya CO sebesar 32 ton, NO2 3,3 ton, danSO2 0,3 ton. Medan-Tembung di Jalan Letda Sudjono sekitar 150 meter akses
masuk jalan tol Bandar Selamat untuk CO 33 ton, NO2 3,3 ton, dan SO2 sebesar 0,2 ton.
2.5 Model Penyebaran Pencemaran Udara
Model pencemaran udara adalah metode untuk mengukur hubungan determinan antara emisi dan konsentrasi/deposisi, termasuk yang merupakan akibat dari skenario masa lalu dan masa depan serta penentuan efektifitas strategi pengurangan. Pengukuran pencemaran udara hanya memberikan informasi tentang konsentrasi ambien dan deposisi pada lokasi dan waktu tertentu, tanpa memberikan pedoman yang jelas tentang identifikasi terhadap permasalahan kualitas udara. Hal ini yang menyebabkan perlunya pemodelan pencemaran untuk kepentingan peraturan, riset, dan aplikasi forensik.
Konsentrasi pencemar di atmosfer ditentukan oleh 1) transportasi, 2) difusi, 3) transformasi kimia, dan 4) deposisi ke bawah. Fenomena transportasi dicirikan dengan kecepatan fluida dan telah diukur dan dipelajari selama berabad-abad. Sebagai contoh, arah angin telah dipelajari oleh manusia untuk keperluan berlayar. Pelajaran tentang difusi (pergerakan turbulen) merupakan sesuatu yang baru. Artikel pertama yang membahas tentang turbulensi pada atmosfer ditulis oleh Taylor pada tahun 1915 dan tahun 1921 (Yerramilli, dkk, 2011).
Zat pencemar di atmosfer terbawa ke jarak yang jauh oleh aliran angin pada atmosfer skala besar dan terdispersi di atmosfer oleh aliran turbulen skala kecil dan bercampur dengan lingkungan sekitarnya. Dispersi sulit dimengerti dan diestimasi karena adanya perbedaan skala putaran dan interaksi yang kompleks. Model dispersi atmosfer harus mempertimbangkan proses transportasi fisika kimia, transformasi dan dispersi polutan di atmosfer menggambarkan estimasi konsentrasi polutan dengan informasi dari konsentrasi emisi pada sumbernya. Model terkini didesain untuk menghitung konsentrasi polutan menggunakan informasi dari karakteristik sumber emisi, laju emisi, variasi area, variasi meteorologi dan konsentrasi latar belakang. Model dispersi ini menggunakan konsep matematika dari dispersi dan difusi dengan perlakuan khusus dari area yang kompleks dan kegunaan lahan. Konsentrasi polutan pada atmosfer cepat mengalami perubahan karena pengaruh cuaca. Peran penting parameter meteorologi pada dispersi atmosfer sebagai pembawa diatur oleh kecepatan angin, stabilitas atmosfer, pencampuran vertikal, dan arah angin mesoscale(Yerramilli, dkk, 2011).
II-16
2.5.1 Model Sebaran Gaussian
Salah satu faktor utama yang mempengaruhi dispersi polutan adalah kecendrungan polutan-polutan tersebut untuk berdifusi. Proses difusi pada arah tertentu merupakan suatu fenomena statistika. Hal ini ditandai dengan perilaku molekul-molekul material sepanjang arah yang dipilih memiliki distribusi Gaussian. Selain itu, kurva konsentrasi material terhadap lokasi dari sumber material yang berdifusi berbentuk lonceng yag serupa dengan kurva distribusi gaussian. Konsentrasi polutan maksimum berada dekat sumber dan konsentrasi semakin berkurang untuk lokasi yang jauh dari sumber. Hal tersebut dapat digunakan untuk memodelkan proses dispersi polutan, khususnya pada sumber garis (line source) (Anggraeni, 2012).Menurut (Heist et al.2013; Paramitadevi, 2014 Schnelle dan Dey, 2003) formula kepulan Gaussian untuk sumber emisi di permukaan apabila dibandingkan dengan hasil observasi memiliki tingkat keakuratan sebesar 10%-20%.
Line source gaussian model adalah pengembangan dari model gaussian plume dengan mengasumsikan bahwa line source adalah sebuah deret point source, yang saling tergantung (mutually dependent), yang masing-masing menghasilkan kepulan polutan.
Dengan demikian, konsentrasi suatu titik di sisi jalan dihitung sebagai jumlah dari deret konsentrasi titik-titik tersebut (Paramitadevi, 2014).
Jika angin bertiup searah sumbu-x yang tegak lurus terhadap jalan raya, sumbu-y adalah sepanjang jalan raya, maka konsentrasi polutan tidak tergantung pada y, karena dianggap gerakan polutan hanya disebabkan oleh angin yang tegak lurus saja, sehingga variabel y tidak diperhitungkan, artinya konsentrasi polutan pada sumbu-y diasumsikan seragam. Difusi dapat diabaikan pada arah sejajar jalan, sehingga pada saat arah angin tegak lurus (normal) terhadap garis emisi, konsentrasi sejajar jalan diperoleh dari persamaan sebagai berikut (Hassan, 2006 dalam Paramitadevi, 2014)
C(x,y,z)= πu�σQ
yσzexp �−2σh2
z2� ∫ exp �−2σy2
y2�
∞
−∞ dy 2.1
di mana Q adalah laju emisi line source dalam gram.m/detik, h adalah ketinggian emisi.
Dari persamaan 2.1 diperoleh:
