KONSEP DASAR KIMIA UDARA

Company

LOGO

KONSEP DASAR KIMIA

UDARA

Zulfikar Ali As

Poltekkes Banjarmasin

KOMPOSISI UDARA BERSIH

Gass By Volume of dry air ppm

Nitrogen Oxygen Argon Carbon dioxyde Neon Helium Krypton Ozone 78,08 20,95 0,93 0,0325 0,0018 0,0005 0,0001  0,00002 325 (in 174) 18 5,24 1,14  0,2

KONSEP PENCEMARAN UDARA

PP RI No. 41/1999 ttg Pengendalian Pencemaran Udara • Udara ambien adalah udara bebas dipermukaan bumi

pada lapisan troposfir yang berada di dalam wilayah yurisdiksi Republik Indonesia yang dibutuhkan dan

mempengaruhi kesehatan manusia, makhluk hidup dan unsur Lingkungan hidup lainnya

• Pencemaran Udara adalah masuknya atau

dimasukkannya zat, energi, dari komponen lain ke dalam udara ambien oleh kegiatan manusia, sehingga mutu

udara turun sampai ke tingkat tertentu yang

menyebabkan udara ambien tidak dapat memenuhi fungsinya

PROSES PENCEMARAN UDARA

1. Gesekan (Attrition)

Dari yg sederhana seperti gesekan biola, ban mobil hingga yang kompleks seperti pemecahan partikel (sanding), pemotongan (grinding), pengeboran (drilling) dan penyemprotan (spraying).

2. Penguapan (Vaporization)

Yaitu perubahan dari fase cair ke gas baik akibat

tekanan/panas maupun secara alami. Misalnya bahan-bahan yg bersifat volatile.

3. Pembakaran (Combustion)

Terutama pembakaran bahan bakar fosil (batubara, minyak, gas). Pembakaran dapat berlangsung

KLASIFIKASI SUMBER

PENCEMAR UDARA

1. Alam (natural source)

Kebakaran hutan, debu yg terbawa

angin, gunung berapi, serbuk sari dsb.

2. Manusia (man made source)

Industri, transportasi, pertanian,

perdagangan, pembangkit tenga listrik

dsb.

KLASIFIKASI PENCEMARAN UDARA

A. Menurut asal

1. Primary air pollution

Polutan yg menyebar dalam keadaan

seperti semula (debu, senyawa organik,

radioaktif, sulfur, nitrogen, karbon, halogen)

2. Secondary air pollution

Polutan primer yg bereaksi dengan

senyawa lain setelah keluar dari

sumbernya

B. Menurut fisik polutan 1. Particulate

- Aerosol : Partikel padat/cair yg mampu tetap

tinggal di udara karena ukurannya yg kecil (<1 µm).

Dust : Partikel padat yg berdiameter antara 0,1

-1000 µm

Fume : Partikel padat berdiameter antara 0,1

-1 µm yg dihasilkan dr proses pencairan benda padat spt Pb

- Mist : Partikel cair berdiameter >100µm

- Smoke : Partikel padat/cair berdiameter <1µm - Fog : Kondensasi uap air di udara

2. Gasses

- True Gass

Suatu zat yg keadaan fisiknya mempunyai

sifat menyebar dan menempati ruang

dimana zat itu berada.

Contoh : CO

₂

, SO

₂

, CH

₄

.

- Vapor

Bentuk gas dari suatu zat pada tekanan

dan suhu kamar yang umumnya

berbentuk padat dan cair.

C. Menurut susunan kimia zat 1. Inorganik

Gas/partikulat yg tdk mgd unsur karbon, atau mgd unsur karbon namun tdk berkombinasi dengan

hidrogen.

Contoh : CO, CO₃, SO₂, NO₂.

2. Organik

Gas, vapor atau partikulat yg tersusun dari unsur karbon yg berkombinasi dengan

hidrogen dan mungkin juga dg unsur-unsur inorganik lainnya.

ATMOSFIR

- Terbentang pd ketinggian 80 s.d. 1000 km

- Suatu sistem dinamis yg mengabsorbsi

padatan, cairan dan gas.

- Menyebar dan bereaksi di antaranya dg

berbagai substansi lain maupun secara

kimia/fisika.

- Komponen gas tersebar tidak merata, 99%

pd ketinggian 50 km, sisanya 50 – 100 km.

KARAKTERISTIK LAPISAN ATMOSFIR

1. Troposphere

- Lapisan terbawah

- Ketinggian 8 pd kutub dan 16 km pd ekuator

- Pencemaran udara secara luas terfokus pd lapisan ini, sedikit sekali menembus stratosphere

2. Stratosphere

- Lapisan di atas troposphere - Ketinggian 12 – 50 km

- Sedikit mgd uap air & tidak berbentuk awan

- Komposisi gas sama, kuantitas hanya 15% dari total gas di atmosfir, mgd lebih banyak ozone

• Radiasi UV melalui reaksi fotokimia memecah

mulekul O₂ menjadi atom O yang sangat reaktif dan bereaksi kembali dengan O2 membentuk ozone

(oxidizing agent).

• Lapisan ozone terletak di ketinggian 15 s.d. 60 km (antara stratosphere & mesosphere).

• Konsentrasi max. 0,1 – 0,2 ppm tdp pada ketinggian 20 – 30 km.

• Berfungsi mengabsorbsi sejumlah besar sinar UV yang melaluinya  melindungi biosphere dari radiasi UV yang merusak

3. Mesosphere

• Ketinggian 50 s.d. 80 km dari muka bumi • Tidak mgd uap air dan ozon, sedikit gas

4. Thermosphere

- Ketinggian ± 80 km dari muka bumi

- Gas berbentuk atom dan cenderung terpisah dlm lapisan-lapisan

- Oksigen dan Nitrogen (80 dan 115 km)

- Hidrogen dan Helium (500 km – 40.000 km)

- Konsentrasi gas semakin ke atas semakin berkurang (uap air dan ozon nihil pada 40.000 km)

5. Ionosphere

- Terletak pada lapisan mesosphere dan thermosphere - Mengandung elektron bebas dan ion-ion akibat reaksi fotokimia dari radiasi sinar UV terhadap gas nitrogen dan oksigen.

- Gradient temperatur normal di troposfer turun 1°C (± 5,4°F) setiap kenaikan 300 m (± 1000 ft) sedang di stratosphere sebaliknya

- Variasi perubahan temperatur di troposphere mempunyai efek penting

- CO₂ lemah mengabsorbsi gelombang pendek radiasi ultra violet namun sangat kuat thd gelombang panjang infra red terutama dari radiasi thermal bumi

- Dampaknya : mencegah sebaran infra red ke lapisan

atmosphere yg lain  membentuk selimut  green house effect

- Peningkatan CO₂  penyerapan meningkat  refleksi ke bumi  mempengaruhi semua siklus alam yg terdapat pd biosphere

PENCEMAR UDARA UTAMA

1. Oksida karbon (CO, CO

₂

)

2. Sulfur dan senyawa-senyawanya (SO

₂

, SO

₃

,

SO

₄

, H

₂

SO

₄

, H

₂

S)

3. Nitrogen oksida (NO, NO2)

4. Photocemical oxydant (Ozon, formaldehyde,

PAN)

5. Hydrocarbon

6. Flouride

7. Particulate (viable, nonviable, radioaktif)

8. Radioaktif

MEKANISME PENCEMARAN UDARA

Meliputi tiga hal penting yaitu: 1. Sumber

2. Pergerakan polutan 3. Penerima

Pergerakan atmosfir ditentukan oleh :

1. Meteorologi 2. Topografi

Pergerakan polutan ditentukan oleh meteorologi

PERANAN METEOROLOGI

DALAM PENCEMARAN UDARA

1. Efek dari energi matahari

Penting dalam hal pemanasan udara melalui a. Radiasi

- Pemindahan panas/cahaya oleh gel. energi - Kurang berperan dalam pemanasan udara - udara tidak mengabsorbsi dan memancarkan

kembali sebagai energi panas b. Konduksi

- Lebih penting dalam hal pemanasan atmosfir - Pemindahan panas melalui kontak antara tanah

yang panas dengan molekul-molekul di atasnya c. Konveksi

- Kunci utama dalam hal pemanasan atmosfir - Pemindahan panas melalui pergerakan udara

2. Terbentuknya angin

Bumi berputar secara kontinyu terhadap matahari  siang dan malam  perbedaan tekanan  angin. Pola hembusan angin ada yang bersifat permanen atau

musiman. Contoh :

- Angin darat pada malam hari dan angin laut pada siang hari

- Angin lembah dan angin gunung akibat pendinginan udara pada lereng gunung

- Di kota bangunan menguap dan menahan panas pada siang hari  Heat Island pada malam hari

3. Suhu dan ketidakstabilan udara

- Di troposphere semakin tinggi tempatnya maka

temperatur udara makin turun dengan angka tertentu  Adiabatic lapse rate. Setiap kenaikan 1000 ft

temperatur turun 5,4°F

- Jika tiap kenaikan 1000 ft temperatur turun > 5,4°F disebut Superadiabatic  udara tidak stabil  lebih

menguntungkan karena aliran udara cepat turun naik  mempercepat penurunan konsentrasi polutan

- Jika tiap kenaikan 1000 ft temperatur turun < 5,4°F disebut Subadiabatic  udara stabil

h (ft) t (°F) Normal Cerobong asap Arah polutan

HUBUNGAN KONDISI UDARA

DENGAN ARAH POLUTAN

h (ft) t (°F) Subadiabatic Normal CONING h (ft) t (°F) Superadiabatic Normal LOOPING

4. Mixing Depth

- Suatu expansi dimana udara panas naik &

bercampur dg udara yang lebih dingin di

atasnya sampai mencapai/menemukan titik

persamaan udara dan temperaturnya

- Dapat mencapai beberapa ribu ft tergantung

kondisi cuaca

- Penting utk menggambarkan batas paling

atas pencemaran polutan

5. Inversi

- Lapisan udara dingin terkurung oleh lapisan udara yang lebih panas di atasnya  udara tidak bisa naik dan

bercampur.

- Berdampak negatif terhadap pola penyebaran polutan karena menghambat penyebaran polutan

- Terdiri dr subsidence inversion & ground based inversion

Arah polutan h (ft) t (°F) Inversion Normal FANNING

a. Subsidence Inversion

Terjadi di atas lapisan udara yg mendapat

pemanasan secara adiabatic.

h (ft)

t (°F) Inversion

Superadiabatic

b. Ground Based Inversion

- Biasanya terjadi pada malam hari, saat

permukaan bumi dingin  udara di atasnya

juga dingin

- Makin tinggi temperatur udara makin panas

h (ft) t (°F) Inversion Normal/ superadiabatic LOFTING

h (ft) t (°F) Subsidence inversion Ground base inversion h (ft) t (°F) Inversion TRAPPING Inversion Neutral

PENGARUH TOPOGRAFI

DALAM PERGERAKAN UDARA

1. Terjadinya angin darat dan angin laut

Siang hari : angin laut

Malam hari : angin darat _Laut

Udara dingin Arah Polutan Udara panas Laut Udara dingin Arah Polutan Udara panas

3. Pengaruh gunung dan lembah

Sinar matahari

Udara panas

Arah polutan Udara dingin

Sinar matahari

Udara panas Arah polutan Agak dingin