Sesi 3B: Metodologi Sampling gas polutan

(1)

Sesi 3B: Metodologi Sampling gas polutan

Komponen-komponen:

 3B-1: Peralatan sampling automatik

Ozon (O3) dan sulfur dioksida (SO2)

 3B-2: Peralatan sampling automatik

Nitrogen dioksida (NO2) dan karbon monoksida (CO)

(2)

2

Sesi3B-1: Peralatan sampling Automatik Dan Monitor untuk O₃ dan SO₂

(3)

Kelebihan dan Kekurangan Sampling Aktif

Kelebihan :

 Data resolusi tinggi ( 1 jam atau kurang ) – umumnya

untuk oksida-oksida nitrogen , CO, SO₂, dan debu

 Data dapat dialirkan ke internet (real-time)  Bebas dari pengaruh kecepatan angin

Kekurangan :

 Monitor bisa mahal

 Diperlukan operator yang terlatih

(4)

Contoh Konsentrasi Ozon harian

(5)

Metode Fotometri Ultaviolet

Untuk Ozon (O

₃

)

Metode Fotometri Ultraviolet

i. Prinsip dasar operasional ii. Deskripsi Instrumen

iii. Instalasi

(6)

Metode Fotometri Ultraviolet Untuk Ozon (O

₃

)

6

(i) Prinsip dasar Operasional

 Cahaya Ultraviolet melewati sel yang berisi sampel udara  Intensitas Cahaya Ultraviolet diabsorpsi berbanding lurus

dengan banyaknya ozon yang ada ( Hukum Lambert-Beer)

 Sample udara yang tidak mengandung ozon akan

(7)

(ii) Deskripsi Instrument

Ozone (O₃): Teledyne API Schematic

(8)

Contoh Analyzer Ozone (O3)

(9)

(iii) Instalasi Peralatan analyzer Ozon (O

₃

)

 _{Monitor dipasang dalam shelter, gedung atau}

laboratorium mobil dengan temperatur terkontrol .

 _{Sampel udara dari udara ambien ( udara luar) harus}

melewati pipa teflon atau gelas . Pipa gelas dilengkapi botol untuk menangkap binatang kecil dan air jika diperlukan.

 _{Udara bersih dan kering diperlukan untuk kalibrasi dan}

sistem pemeriksaan gas zero dan gas span( gas dengan konsentrasi tertentu)

 _{Pemeriksaan gas zero/span pada monitor ozon dan data}

yang keluar dapat dibuat secara automatik

(10)

(iv) Ozon (O

₃

): Kalibrasi dan pemeriksaan

operasional

10

 Lakukan pemeriksaan gas zero/span setiap minggu

 Melakukan pemeriksaan kalibrasi zero/span setiap 3 bulan  Melakukan pemeriksaan aliran udara setiap 6 bulan

(11)

Sulfur dioksida (SO

₂

): Metode Pulsed

Fluorescence

Metode Pulsed Fluorescence

i. Prinsip dasar operasional ii. Deskripsi Instrument

iii. Instalasi

iv. Kalibrasi dan pemeroiksaan operasional v. Menampilkan data output

(12)

Sulfur dioksida (SO

₂

): Pulsed Flourescence

12

(i) Prinsip dasar operasional :

 Metode deteksi berdasarkan pada 3 langkah proses

1. SO2 + Sinar UV pulse menghasilkan molekul tereksitasi 2. SO2 mengabsorpsi energi UV  menghasilkan SO2* 3. SO2* akan kembali menjadi SO2 dan mengemisikan

(13)

(ii) Deskripsi Instrumen

(14)

Contoh Gambar Sulfur dioksida (SO2)

Analyzers

(15)

(iii) Sulfur dioksida (SO2): Instalasi

 Monitor dipasang di shelter, gedung atau lab-mobil dengan

temperatur terkontrol.

 Sampel udara dari udara ambien harus melewati Tabung

Teflon atau kaca.

 Udara bersih dan kering dibutuhkan untuk pemeriksaan gas

zero dan untuk mengencerkan gas standar untuk menghasilkan gas span

 Pemeriksaan gas zero / span dan output data dapat

(16)

(iv) Sulfur dioksida (SO

₂

): Kalibrasi dan

Pemeriksaan Operasional

16

 Melakukan pemeriksaan kalibrasi zero / span setiap 3 bulan  Melakukan pemeriksaan aliran udara setiap 6 bulan

(17)

Sulfur dioksida (SO2): Penampilan data

Teledyne - API

 Konsentrasi Sulfur dioksida ditampilkan dalam satuan

ppb atau ppm. Update data setiap menit

 Data dapat disimpan and dirata-ratakan oleh sistem

akuisisi sebagai rata –rata jam-jaman ,dsb

 Perubahan konsentrasi SO₂ yang cepat di udara

mungkin tidak semuanya terdeteksi . Sistem

Auto-ranging membantu mendeteksi nilai konsentrasi yang tinggi .

(18)

Contoh Peralatan /analyzer automatik yang

tersusun dalam rak lemari .

(19)

Perkiraan harga untuk Monitor Automatik

atau Kontinyu

 Ozone Chemiluminescent Monitor US $ 9,400  Sulfur Dioxide Fluorescence Monitor US $ 9,500  Clean Air Supply US $ 4,000  Dynamic Calibrator US $ 5,000  Shelter, Temperature Controlled US $ 5,000

(20)

20

Sesi 3B-2: Peralatan Sampling Udara Ambien Dan Monitor untuk NO₂ and CO

(21)

Nitrogen dioksida (NO2): Metode

Chemiluminescence

Metode Chemiluminescence

iii. Instalasi

iv. Kalibrasi dan Pemeriksaan Operasional v. Penampilan Data dan Output

(22)

Nitrogen dioksida (NO

₂

):

Chemiluminescence

22

(i) Prinsip dasar Operasional

 NO2 ditentukan dengan cara pengukuran fotometri intensitas cahaya

tidak langsung , ketika nitrogen oksida (NO) berekasi dengan ozon (O3) membentuk NO2 dan mengemisikan cahaya (chemiluminescence)

 Pertama, NO2 secara kuantitatif direduksi menjadi NO oleh sebuah

konverter

 Kedua , NO yang terbentuk dari reduksi NO2 and NO yang ada di

dalam udara bereaksi dengan dengan O3 yang dihasilkan dari ozon generator di dalam monitor . Konsentrasi yang terukur adalah

konsentrasi total dari oksida-oksida nitrogen (NOx).

 Ketiga , NO yang sudah ada dalam sampel udara dideteksi

(23)

(ii) Deskripsi Instrumen

(24)

Contoh Gambar Analyzer Nitrogen

dioksida (NO

₂

)

(25)

(iii) Nitrogen dioksida (NO

₂

): Instalasi

 Monitor dipasang di shelter, gedung atau lab-mobil

dengan temperatur terkontrol.

Teflon atau kaca.

 Udara bersih dan kering dibutuhkan untuk pemeriksaan

gas zero dan untuk mengencerkan gas standar dalam tabung silinder untuk menghasilkan gas span

(26)

(iv) Nitrogen dioksida (NO

₂

): Kalibrasi dan

Pemeriksaan Operasional

26

 Melakukan pemeriksaan kalibrasi zero / span setiap 3 bulan

Dengan menggunakan suatu sistem titrasi fasa gas

 Melakukan pemeriksaan aliran udara setiap 6 bulan

 Pemeriksaan efisiensi katalitik konverter NO₂ setiap 3

(27)

(28)

(v) Nitrogen dioksida (NO

₂

): Penampilan

data dan output

28

 Konsentrasi oksida-oksida nitrogen ditampilkan dalam

satuan ppb atau ppm. Updated data setiap 1 menit tergantung jenis monitornya

 Konsentrasi dinyatakan sebagai NOx, NO, dan NO2

 Data dapat disimpan and dirata-ratakan oleh sistem akuisisi

sebagai rata –rata jam-jaman ,dsb

 Perubahan yang cepat dari konsentrasi NO/NO2 di udara

ambien dapat menghasilkan data yang salah sebagai hasil proses siklus

(29)

Karbon monoksida (CO): metode Gas

Filter Correlation (GFC)

Metode Gas Filter Correlation

iii. Instalasi

iv. Kalibrasi dan Pemeriksaan Operasional v. Operasional

(30)

Karbon monoksida (CO): Gas Filter Correlation

30

(i) Prinsip dasar operasional

 Sinar Infrared (IR) diabsorpsi oleh CO di dalam sampel

udara

 Absorpsi sinar IR oleh CO dalam sampel udara

dibandingkan dengan absorpsi gas standar dalam sebuah gas filter wheel yang terdapat di dalam monitor

 Energi IR yang hilang yang melewati sel ( tabung) sampel

udara dibandingkan dengan signal gas standar yang

diketahui konsentrasinya, dan konsentrasi CO dihitung dengan persamaan hukum Lambert-Beer

(31)

Skema diagram Instrumen CO dengan Konverter opsional

(32)

Contoh Gambar Analyzer Karbon

monoksida (CO)

(33)

(iii) Karbon monoksida (CO): Instalasi

 Monitor dipasang di shelter, gedung atau lab-mobil dengan

temperatur terkontrol.

Teflon atau kaca.

 Udara bersih dan kering dibutuhkan untuk pemeriksaan gas

zero dan untuk mengencerkan gas standar dalam tabung silinder untuk menghasilkan gas span

(34)

(iv) Karbon monoksida (CO): Kalibrasi dan

Pemeriksaan Operasional

34

 Melakukan pemeriksaan kalibrasi zero /span setiap 3 bulan  Melakukan pemeriksaan aliran udara setiap 6 bula

(35)

(v) Karbon monoksida (CO): Penampilan

API Data dan Output

 Konsentrasi CO ditampilkan dalam satuan ppm

 Kisaran Pengukuran dapat dipilih ; 0 -1 ppm , 0 - 1,000

ppm

 Data dapat disimpan secara internal dan ditampilkan

kemudian sebagai rata-rata jama-jaman , dsb.

 Remote control dan akses data yang ditampilkan juga

(36)

Perkiraan biaya untuk Monitor Automatik

atau kontinyu

36

 Monitor Nitrogen dioksida US $ 10,000  Karbon monoksida US $ 10,800  Clean Air Supply US $ 4,000  Dynamic Calibrator US $ 5,000  Shelter, Temperature Controlled US $ 5,000

(37)

Sesi 3B-1: Peralatan Pasif Sampling Udara Ambien Dan Monitor untuk O₃, SO₂, NO₂ dan CO

 _{Ogawa Passive Badges}

 _{CSIRO Passive Diffusion Samplers}  _{GRADKO Passive Gas Samplers}

(38)

38

Pasif Sampling

Kelebihan :

 Kompak, portable, tidak mengganggu, murah

 Mampu mengukur tingkat polusi rata-rata dengan kisaran waktu

periode sampling yang lebih luas (jam sampai bulan)

 Tidak perlu pengawasan, tak berisik, dan dapat digunakan dalam

lingkungan yang berbahaya.

 Dapat digunakan untuk sampling indoor . Outdoor dan personal

sampler .

 Tidak _{diperlukan pelatihan yang banyak ( tidak perlu skill yang tinggi)}

Kelemahan :

 Digunakan sebagai pengukuran pendahuluan

 Tidak dapat mengukur konsentrasi puncak ( mungkin telah melebihi Nilai ambang batas)

(39)

(1) Badge Pasif sampler Ogawa untuk SO

₂

,

NO

₂

, dan O

₃

(i) Prinsip operational

 Diffusi

 Reaksi kimia pada permukaan yang telah ditreated  Konsentrasi diperoleh dengan integrasi waktu sampling

(40)

Perakitan Sampler Ogawa

40

(41)

Badge Pasif sampler Ogawa untuk

SO

₂

, NO

₂

, dan O

₃

(42)

(iii) Badge Pasif Sampler : Instalasi dan Penggunaannya 42 Sample untuk  SO₂, NO₂, dan O₃ Pembersihan  Deionized water  Udara kering

Pembebanan dan Perakitan

 Gunakan ruangan yang bersih; Meja yang bersih dan bagian atas yang

dilapisi kertas tisu atau kerta biasa

 Gunakan plastik atau sarung tangan bebas debu atau sarung tangan

dari bahan vinil .

 Simpan Badge Sampler dalam kantong plastik

(43)

(iii) Badge Pasif sampler Ogawa : Instalasi dan penggunaannya ( lanjutan)

Pelepasan /pembongkaran sampler (setelah sampling)

 Gunakan ruangan yang bersih; Meja yang bersih dan bagian

atas yang dilapisi kertas tisu atau kertas

 Gunakan plastik yang bebas debu atau sarung tangan dari

bahan vinil

 Simpan filter (sampler) dalam botol 8 ml berlabel.

Pengiriman ke Laboratorium Ion Kromatografi

 Semua Badge Pasif harus disimpan dalam kantong

pengiriman yang tertutup rapat dengan disertai Form permohonan untuk analisis.

(44)

Badge Pasif Sampler Ogawa

44



Kelebihan

 Mudah digunakan

 Ideal untuk mencari “hot spots”  Luas cakupan dengan biaya rendah

 Tidak ada daya listrik yang dibutuhkan

 Badge pasif sampler dapat digunakan kembali



Kekurangan

 Sampel terpadu diperlukan

 Mungkin terjadi kontaminasi pada saat dirakit dan

dibongkar

 Membutuhkan alat kromatografi ion untuk analisis

polutan

(45)

(iv) Badge Pasif Sampler Ogawa : Persyaratan

dan kebutuhan untuk pengukuran

 Ruangan yang bersih untuk preparasi dan anlisis  Ion chromatograph (IC)

 Standar untuk kalibrasi IC masing-masing jenis polutan  Perhitungan konsentrasi polutan

(46)

Perkiraan Biaya : Pasif Sampler Ogawa

46

 Perakitan badge US $ 72

 Treated Filters US $ 112 per pack of 40  Ion Chromatograph (IC) US $ 12,000

 Biaya analisis IC US $ 75

 Perkiraan Upah ( pembersihan , perakitan dan

(47)

Pilot Studi EPA NO

₂

Near-Road

mengandalkan Pasif Sampler

 Baru saja menyelesaikan pilot studi

pemantauan NO2 pinggir jalan

menggunakan pasif sampler Ogawa

 Telah selesai pada 6 lokasi di seluruh Amerika  Persiapan untuk penyebaran jaringan

sampling aktif NO2 nasional selama dua tahun berikutnya

 Pasif Sampler dikirim melalui kurir ke lab.

untuk penentuan konsentrasi NO₂ and NOx

 Digunakan sebagai alat skrining ( pengukuran

pendahuluan ) sebelum melangkah lebih lanjut ke jaringan pemantauan yang lebih mahal

(48)

48

(2) Pasif Difusif Sampler CSIRO

 CSIRO = Commonwealth Scientific and Industrial Research

Organization

 Lembaga Pemerintah yang fokus pada penelitian ilmiah di Australia  Mendesain sampler untuk gas , debu dan air hujan , spesial untuk

digunakan di lingkungan tropis tanpa pengawasan , diujikan di seluruh Asia tropis

 Dua desain mereka sekarang berlisensi untuk industri dengan komersial dan dijual secara internatioanl

(i) Prinsip dasar operasioanl

 Diffusi

 Reaksi kimia pada permukaan yang ditreated  Konsentrasi diperoleh dengan integrasi waktu

(49)

 Percobaan untuk SO₂ dan NO₂

 Murah dapat digunakan untuk penelitian dan meyakinkan hasil

pengukuran

 Tidak diperlukan energi listrik

 Efektif pada konsentrasi rendah , tetapi dengan kehilangan presisi

pengukuran

 CSIRO has extensively validated the passive samplers against active

samplers

(50)

50

(51)

(iii) Validasi Instrumen:

(52)

52

Validasi Instrumen:

(53)

Kesimpulan dari data pengukuran

lapangan dengan CSIRO



Presisi Pengukuran

 5 – 10% for NO₂ samplers at ~15 ppb

 5- 10% untuk sampler NO₂ pada 15 ppb

 10 – 24% untuk sampler SO₂ pada 0.5 – 5 ppb  Hasil dari difusi pasif dapat dianggap kualitatif

 Hasil dari pengukuran pasif sampler dapat dianggap secara kualitatif

(54)

(3) Pasif Gas Sampler GRADKO

54

 Lokasi perusahaan di Ingris

 Sampler sangat mudah digunakan dan dipasang , tidak

perlu pelatihan , tidak perlu listrik dan kalibrasi

 Sampler untuk pengukuran NO₂, SO₂, atau VOC

(i) Prinsip dasar operasional

(ii) Diffusion  Difusi

 Reaksi kimia pada permukaan absorben yang telah di treated  Konsentrasi diperoleh dengan integrasi waktu

(55)

 Tabung dari polimer Fluorinated ethylene , dilengkapi

dengan tutup karet termoplastik , yang mengandung adsorben

 Dilengkapi denganFilter dengan porositas 1.0 mm filter

untuk mencegah masuknya debu bersulfur tinggi .

 Dimensi Tabung : _{71 mm panjang x 11mm diameter dalam}  Periode exposure yang direkomendasikan :

 1 – 4 minggu  Uptake rate:

 45.6x10-6 m3/hr

 Waktu penyimpanan :

 12 minggu dari preparasi  Limit deteksi :

(56)

56

Pasif Sampling NO

₂

GRADKO

 _{Tabung akrilik dengan tutup karet thermoplastik yangberwarna yang mengandung}

adsorbent

 _{2 jenis adsorben:}

 _{20% triethanolamine/deionized water (grey cap)}  50% triethanolamine/acetone (red cap)

 Dimensi Tabung :

 _{71mm panjang x 11mm diameter dalam}

 Periode waktu sampling yang direkomendasikan :

 _{2 – 4 minggu}

 Uptake rate:

 68.8x10-6m3/hr

 Waktu penyimpanan :

 _{12 minggu sejak preparasi}

 Limit deteksi :

 0.8 ppb (gray cap)  _{1.4 ppb (red cap)}

Untuk kedua sample perlu periode sampling lebih dari 2 minggu

(57)

GRADKO Rapid Air Monitor

 Fast uptake rate

 NO₂: 27.1 – 30.1 ml/min at 20oC

 VOCs: Didesain untuk perubahan dan laju yang diatur –

dapat menngukur gas volatil dan semi volatil secara simultan

 Periode sampling pendek seperti iajm atau kurang

kurang dari satu jam

 Produk baru di perkenalkan pada musim panas

(58)

(iv) Persyaratan Pengukuran

58

 SO₂:

 Konsentrasi ion sulfur yang secara kimia terabsorpsi

ditentukan secara kuantitatif dengan kromatografi ion

 NO₂:

 Konsentrasi NO2 yang terabsorpsi secara kimia ditentukan

(59)

Sampler dengan metode basah (Wet Chemistry)

 Prinsip dasar operasional

 Menggunakan tabung Impinger atau bubbler  Polutan terperangkap dalam pereaksi kimia  Laju alir udara yang konstan dengan pompa  Penangan dan perawatan sample

 Untuk Analisis sering digunakan metode colorimetri  Kelemahan :

 Peralatan Sampling terbuat dari gelas ( mudah pecah)  Gangguan berasal dari spesi gas yang lain

 Perlu perhatian dalam pengawetan sampel  Bahan absorben sering tidak tersedia

(60)

Karbon monoksida (CO)

60

 Tabung Difusi Draeger  Onset HOBO monitor

(61)

Draeger Tubes

 Prinsip dasae operasional

Penyerapan polutan pada media yang menghasilkan perubahan warna

(62)

Tabung Difusi Draeger untuk CO

(63)

Sampling tabung Draeger

 Kelebihan

 Dapat mengukur secara pembacaan real-time  Murah untuk digunakan

 Kekurangan

 Sulit untuk membaca skala waktu

 Dipengaruhi oleh kelemaban relatif dan temperatur yang tinggi  Kemungkinan mendapat gangguan dari senyawa lain

(64)

Onset HOBO CO Monitor

64

 Peralatan elektronik yang dapat mendeteksi dan

membaca CO secara real-time

(65)

(66)

Onset HOBO CO Monitor

66

 Kelebihan

 Mudah digunakan

 Dioperasikan dengan baterai tanpa perlu kawat

 Pengguna dilengkapi dengan selectable start time/date dan

sampling interval

 Wall mounted

 Serbaguna dengan 3 rentang deteksi  Murah dalam pembiayaan

 Dapat bertahan selama 5 tahun

 Cocok untuk penggunaan di dalam ruangan (indoor)

 Kekurangan

 Harus memiliki penutup untuk cuaca

(67)

Perkiraan biaya untuk Monitor CO

 Draeger Tube (box of 10) US $ 89

 HOBO US $ 220

 Needs software, USB adapter, US $ 180

and computer to download data

(68)

Sesi 3B Review

68

Metode Kontinyu dan Pasif Untuk pengukuran gas polutan telah didiskusikan .

 Ozon (O₃)

 Sulfur dioksida (SO₂)  Nitrogen dioksida (NO₂)  Carbon monoksida (CO)