BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
Perkembangan industri yang pesat dewasa ini tidak lain karena penerapan kemajuan teknologi oleh manusia guna mendapatkan kualitas hidup yang lebih baik. Semua kegiatan dalam bidang industri pada mulanya dimaksudkan untuk meningkatkan kualitas hidup manusia, ternyata pada sisi lain dapat menimbulkan dampak yang justru merugikan kelangsungan hidup manusia. Hal ini dapat dilihat dari terjadinya masalah pencemaran udara.
2.1. Udara dan Pencemaran Udara
Udara merupakan campuran beberapa macam gas yang perbandingannya tidak tetap. Komposisi campuran gas tersebut tidak selalu konstan dan selalu berubah dari waktu ke waktu. Komponen yang konsentrasinya paling bervariasi adalah air yang berupa uap air. Jumlah air yang terdapat di udara bervariasi tergantung dari cuaca dan suhu. Udara dalam istilah meteorologi disebut juga atmosfir yang berada di sekeliling bumi yang fungsinya sangat penting bagi kehidupan di dunia ini. Atmosfir merupakan campuran gas-gas yang tidak bereaksi satu dengan lainnya (innert). atmosfir terdiri dari selapis campuran gas-gas, sehingga sering tidak tertangkap oleh indera manusia kecuali apabila berbentuk cairan (uap air) dan padatan (awan dan debu). Lapisan atmosfir mempunyai ketinggian sekitar 110 km dari permukaan tanah dan bagian terbesar berada di bawah ketinggian 25 km, karena tertahan oleh gaya gravitasi bumi.
Udara mengandung sejumlah oksigen, merupakan komponen esensial bagi kehidupan, baik manusia maupun makhluk hidup lainnya. Udara yang normal merupakan campuran gas-gas meliputi 78 % N2; 20 % O2; 0,93 % Ar ; 0,03 % CO2 dan sisanya terdiri dari neon (Ne), helium (He), metan (CH4) dan hidrogen (H2). Sebaliknya, apabila terjadi penambahan gas-gas lain yang menimbulkan gangguan serta perubahan komposisi tersebut, maka dikatakan udara sudah tercemar/terpolusi.
Giddings (1973) mengemukakan bahwa atmosfir pada keadaan bersih dan kering akan didominasi oleh 4 gas penyusun atmosfir, yaitu 78,09% N2; 20,95% O2; 0,93% Ar; dan 0,032% CO2; sedangkan gas-gas lainnya sangat kecil konsentrasinya. Komposisi udara kering , yaitu semua uap air telah dihilangkan dan relatif konstan. Komposisi udara kering yang bersih, dapat dilihat pada Tabel 2.1 di bawah ini.
Table 2.1. Komposisi udara bersih
komoponen konsentrasi dalam volume
(Ppm) (%)
Nitrogen (N2) 780.900 78.09
Oksigen (O2) 209.500 20.95
Argon (Ar) 9.300 0.93
Karbon diosida (CO2) 320 0.032
Neon (Ne) 18 1.8 x 10-3 Helium (He) 5.2 5.2 x 10-4 Metana (CH4) 1.5 1.5 x 10-4 Krypton (Kr) 1.0 1.0 x 10-4 H2 0.5 5.0 x 10-5 H2O 0.2 2.0 x 10-5 CO 0.1 1.0 x 10-5 Xe 0.08 8.0 x 10-6 O3 0.02 2.0 x 10-6 NH3 0.006 6.0 x 10-7 NO2 0.001 1.0 x 10-7 NO 0.0006 6.0 x 10-8 SO2 0.0002 2.0 x 10-8 H2S 0.0002 2.0 x 10-8 Giddings (1973)
Akibat aktifitas perubahan manusia, udara seringkali menurun kualitasnya. Perubahan kualitas ini dapat berupa perubahan sifat-sifat fisis maupun sifat-sifat kimiawi. Perubahan kimiawi, dapat berupa pengurangan maupun penambahan salah
satu komponen kimia yang terkandung dalam udara, yang lazim dikenal sebagai pencemaran udara. Kualitas udara yang dipergunakan untuk kehidupan tergantung dari lingkungannya.
Pencemaran udara dapat diartikan sebagai adanya bahan-bahan atau zat-zat asing di dalam udara yang menyebabkan perubahan susunan (komposisi) udara dari keadaan normalnya. Masuknya bahan-bahan atau zat-zat asing ke dalam udara selalu menyebabkan perubahan kualitas udara. Masuknya bahan-bahan atau zat-zat asing tersebut tidak selalu menyebabkan pencemaran udara. Mengacu pada defenisinya, pencemaran udara baru terjadi jika masuknya bahan-bahan atau zat-zat asing tersebut menyebabkan mutu udara turun sampai ketingkat dimana kehidupan manusia, hewan dan binatang terganggu atau lingkungan tidak berfungsi sebagai mana mestinya (Arya Wardana, Wisnu,2001).
2.2. Komponen Pencemaran Udara
Udara di daerah perkotaan yang mempunyai banyak kegiatan industri dan teknologi serta lalu-lintas yang padat, udaranya relatif sudah tidak bersih lagi. Udara di daerah industri kotor tekena bermacam-macam pencemar. Dari beberapa macam komponen pencemar udara, maka yang paling banyak berpengaruh dalam pencemaran udara adalah komponen-komponen berikut ini :
Table 2.2. Komponen pencemaran udara
No Pencemar Simbol 1 Karbon Monoksida CO 2 Nitrogen Oksida NOx 3 Belerang Oksida SOx 4 Hidro karbon HC 5 Partikel - 6 Timah hitam Pb
Komponen pencemaran udara tersebut di atas bisa mencemari udara secara sendiri-sendiri, atau dapat pula mencemari udara secara bersama-sama. Jumlah komponen pencemaran udara tersebut tergantung pada sumbernya.
Di atmosfer, berbagai polutan udara akan melalui berbagai proses. Baik pencampuran antara polutan yang satu dengan yang lain yang pada akhirnya akan meningkatkan komposisi polutan itu sendiri bahkan memunculkan jenis polutan yang baru. Namun alam mempunyai prosesnya sendiri yang secara alamiah dapat mengurangi maupun memindahkan konsentrasi berbagai partikulat tersebut sebagai akibat faktor meteorologi. Pencemaran udara akan dipancarkan oleh sumbernya dan kemudian mengalami transportasi, dispersi atau pengumpulan karena kondisi meteorologi maupun topografi. (Neiburger, 1995)
2.2.1. Nitrogen oksida (NOx)
Nitrogen oksida (NOx) adalah senyawa gas yang terdapat di udara bebas (atmosfir) yang sebagian besar terdiri atas nitrit oksida (NO) dan nitrogen dioksida (NO2) serta berbagai jenis oksida dalam jumlah yang lebih sedikit. Kedua macam gas tersebut mempunyai sifat yang sangat berbeda dan keduanya sangat berbahaya bagi kesehatan. Gas NO yang mencemari udara secara visual sulit diamati karena gas tersebut tidak bewarna dan tidak berbau. Sedangkan gas NO2 bila mencemari udara mudah diamati dari baunya yang sangat menyengat dan warnanya merah kecoklatan. Sifat Racun (toksisitas)gas NO2 empat kali lebih kuat dari pada toksisitas 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 kematiannya.
Udara yang mengandung gas NO dalam batas normal relatif aman dan tidak berbahaya, kecuali bila gas NO yang tinggi dapat menyebabkan gangguan pada sisitem saraf yang menyebabkan kejang-kejang. Bila keracunan ini terus berlanjut akan dapat menyebabkan kelumpuhan. Gas NO akan menjadi lebih berbahaya apabila gas itu teroksidasi oleh oksigen sehingga menjadi gas NO2. Di udara nitrogen
monoksida (NO) teroksidasi sangat cepat membentuk nitrogen dioksida (NO2) yang pada akhirnya nitrogen dioksida (NO2) teroksidasi secara fotokimia menjadi nitrat.
Mekanisme reaksi pembentukannya di udara sebagai berikut : N2 + O2 ↔ 2NO 2NO + O2 ↔ 2NO2 2NO2 + 2 1 O2 ↔ H2O ↔ 2HNO3
Udara yang tercemar oleh gas nitrogen dioksida tidak hanya berbahaya bagi manusia dan hewan saja, tetapi juga berbahaya bagi kehidupan tanaman. Pengaruh gas NO2 pada tanaman antara lain timbulnya bintik-bintik pada permukaan daun. Pada konsentrasi lebih tinggi, gas tersebut dapat menyebabkan nekrosis atau kerusakan pada jaringan daun, dalam keadaan seperti ini daun tidak dapat berfungsi sempurna. Pencemaran udara oleh gas NO2 juga dapat menyebabkan timbulnya Peroxy Acetil Nitrates yang disingkat dengan PAN. PAN ini menyebabkan iritasi pada mata sehingga mata terasa pedih dan berair.
2.2.2. Sumber dan distribusi nitrogen dioksida (NO2)
Dari seluruh nitrogen dioksida (NOx) yang dibebaskan ke udara, jumlah yang terbanyak adalah dalam bentuk NO yang diproduksi oleh aktifitas bakteri. Akan tetapi pencemaran NO dari sumber alami ini tidak merupakan masalah karena tersebar secara merata sehingga jumlahnya menjadi kecil. Yang menjadi masalah adalah pencemaran NO yang diproduksi oleh kegiatan manusia karena jumlahnya akan meningkat pada tempat-tempat tertentu. Kadar NOx di udara perkotaan biasanya 10 – 1000 kali lebih tinggi dari pada di udara pedesaan. Emisi NOx dipengaruhi kepadatan penduduk karena sumber utama NOx yang diproduksi manusia adalah dari pembakaran arang, bensin, minyak dan gas. Berbagai jenis NOx dapat dihasilkan dari proses pembakaran bahan bakar minyak (BBM) dan bahan bakar (BB) fosil lainnya pada temperatur tinggi, baik sumber static maupun sumber bergerak seperti pembakaran pada kendaraan bermotor, peleburan besi, pembangkit tenaga listrik dan proses industri yang dibuang kelingkungan melalui cerobong pabrik-pabrik di daerah kawasan industri.
Gambar 2.1. Gas buang dari cerobong pabrik di kawasan industri Penyebaran dan konsentrasi Berbagai jenis gas NOx di lingkungan pada prinsipnya dipengaruhi oleh :
1. Topografi lokal 2. Keadaan meteorologi
Kecepatan Angin
Angin merupakan udara yang bergerak sebagai akaibat perbedaan tekanan udara antara daerah yang satu dengan lainnya. Perbedaan pemanasan udara menyebabkan naiknya gradien tekanan horizontal, sehingga terjadi gerakan udara horizontal di atmosfer. Oleh karena itu perbedaan temperatur antara atmosfer di kutub dan di equator (khatulistiwa) serta antara atmosfer di atas benua dengan di atas lautan menyebabkan gerakan udara dalam skala yang sangat besar. Angin lokal terjadi akibat perbedaan temperatur setempat. Pada skala makro, Pergerakan angin sangat dipengaruhi oleh temperatur atmosfer, tekanan pada permukaan tanah dan gerakan rotasi bumi. Angin bergerak dari tekanan tinggi ke tekanan rendah, tetapi dengan adanya gaya Coriollis maka angin akan bergerak tidak sesuai dengan yang seharusnya. Fenomena ini terjadi sampai jarak ribuan kilometer. Pada skala meso dan mikro keadaan topografi sangat berpengaruh pada pergerakan angin. Perbedaan ketinggian permukaan tanah mempunyai efek pada kecepatan angin dan arah pergerakan angin. Fenomena skala meso akan terjadi sampai ratusan kilometer dan skala mikro mencapai 10 kilometer.
Untuk sebuah daerah, efek sirkulasi angin terjadi tiap jam, tiap hari dan dengan arah dan kecepatan yang berbeda-beda. Distribusi frekuensi dari arah angin
menunjukan daerah mana yang paling tercemar oleh polutan. Salah satu hal penting dalam meramalkan penyebaran zat pencemar adalah mengetahui arah dan penyebaran zat pencemar. (Nurmala, S.D, 2004).
Kecepatan angin dalam data klimatologi adalah kecepatan angin horizontal pada ketinggian 2 meter dari permukaan tanah yang ditanami dengan rumput, jadi jelas merupakan angin permukaan yang kecepatannya dapat dipengaruhi oleh karateristik permukaan yang dilaluinya.
Kecepatan angin pada dasarnya ditentukan oleh perbedaan tekanan udara antara tempat asal dan tujuan angin (sebagai faktor pendorong) dan resistensi medan yang dilaluinya. Hubungan antara kecepatan angin dan karateristik permukaan dapat dilihat pada rumus berikut :
[
u*/kk]
.Ln[
(Z ZM d)/(ZM)]
u = + − ……… (2.1)
dengan :
u = kecepatan angin (m/det) u* = velositas friksi (m/det) kk = konstanta Von karman (0.4) Z = ketinggian dari permukaan tanah
ZM = parameter kekasaran momentum (momentum rougbness parameter) d = ketinggian alihan permukaan (zero plane displacement)
(Lakitan, 1994).
Perubahan arah dan kecepatan angin menunjukan arah penyebaran dan fluktuasi konsentrasi zat pencemar di atmosfer. Perubahan angin juga dipakai untuk menentukan kelas stabilitas atmosfer. Stabilitas atmosfer yang didefenisikan oleh ASME (American society of mechanical engineer’s) dibagi menjadi 4 kategori yang dapat dikaitkan dengan kategori stabilitas PGT (Pasquill, Giffort, dan Turner), sebagai berikut :
Sangat labil : kelas A dan B
Labil : kelas C
Netral : kelas D
Kelima kelas stabilitas berdasarkan pengamatan meteorologi permukaan dapat dilihat pada tabel
Tabel 2.3. Kategori stabilitas atmosfer
Kecepatan angin
permukaan pada 10 m (m/detik)
Siang Malam
Isolasi Mendung tipis / awan permukaan lebih dari 4/8
Awan kurang dari 3/8 Kuat Sedang Lemah
< 2 A A – B B B -
2 – 3 A – B B C D E
3 – 5 B B – C C D E
5 – 6 B C – D D D D
> 6 C D D D D
Secara umum, polutan-polutan di atmosfer terdispersi dalam 2 cara yaitu melalui kecepatan angin dan turbulensi atmosfer. Turbulensi atmosfer tejadi akibat dari gerakan angin yang berfluktuasi dan memiliki frekuensi lebih dari 2 cycles/hr. Fluktuasi turbulensi terjadi pada arah vertikal dan horizontal, hal ini merupakan mekanisme yang efektif untuk menghilangkan polutan di udara. Turbulensi menyebabkan terjadinya aliran udara melalui 2 cara yaitu pusaran termal dan pusaran mekanis.
Pergerakan eddies (pergerakan pusaran) mempunyai pengaruh yang sangat besar dalam proses turbulensi. Akibat pergerakan eddies akan menimbulkan pencampuran dan pengenceran konsentrasi zat pencemar di udara, baik secara vertikal maupun secara horizontal. Pergerakan eddies yang berbeda mengakibatkan perbedaan bentuk penyebaran plume yang diemisikan oleh sumber ke atmosfer. Macam bentuk penyebaran plume adalah sebagai berikut :
1. Penyebaran plume pada pergerakan eddies yang kecil, plume bergerak dengan pusaran kecil dalam garis lurus dan pembesaran pada potongan melintang. 2. Penyebaran plume pada pergerakan eddies yang luas, akan menimbulkan bentuk
3. Penyebaran plume pada pergerakan eddies yang bervariasi, akan membentuk plume berukuran besar dan mempunyai liuk yang lebar. Plume ini akan bergerak pada angin permukaan (down wind)
Perubahan profil kecepatan angin selama siang dan malam hari karena kondisi atmosfer akan berbeda. Pada malam hari kondisi atmosfer lebih stabil sehingga profil kecepatan angin lebih landai dibandingkan dengan profil pada siang hari.
Untuk mengkaji pencemaran udara, profil kecepatan angin digunakan persamaan profil angin hukum pangkat yaitu :
n z Z V V = 10 10 ……… (2.2) dengan :
Vz : kecepatan angin pada ketinggian z
V10 : kecepatan angin pada ketinggian referensi 10 m
N : parameter yang bergantung pada stabilitas atmosfer untuk tujuan praktis diambil 0.2
angin kencang bergejolak kuat sehingga konsentrasi pencemar menjadi encer sedangkan angin reda bergolaknya lemah sehingga konsentrasi pencemar menjadi pekat (Bayong. T, 2004).
2.4. Kelembaban Udara
Kelembaban udara ditentukan oleh jumlah uap air yang terkandung di dalam udara. Di dalam atmosfer terdapat H2O dalam bentuk uap atau gas, cairan atau air dan salju atau es dalam bentuk padat. Banyaknya uap air yang dikandung udara tidak sama di berbagai tempat. Setiap saat ada uap air yang masuk dan dilepas oleh atmosfer. Uap air ditransfer ke udara melalui proses penguapan karena panas matahari. Air yang menguap dari permukaan bumi berasal dari lautan, sungai, hutan dan lain-lain. Bervariasinya jumlah uap air ini dikarenakan adanya proses penguapan, pengembunan, pembekuan dan lain-lain. Walaupun jumlah air di atmosfer sangat
sedikit dibandingkan dengan gas-gas lainnya yang ada di atmosfer, tetapi uap air yang ada di atmosfer memegang peranan penting dalam proses cuaca.
Ditinjau dari segi cuaca dan iklim uap air ini merupakan komponen udara yang sangat penting. Sebagian gas-gas penyusun atmosfer yang dekat permukaan laut relatif konstan dari tempat satu ketempat lain. sedangkan uap air merupakan bagian yang konstan, bervariasi dari 0 sampai 3 %. Adanya variabillitas uap air ini baik berdasarkan tempat maupun waktu adalah karena :
a. Besarnya jumlah uap air dalam udara merupakan indikator kapasitas potensial atmosfer tentang terjadinya presipitasi.
b. Uap air merupakan sifat menyerap radiasi bumi sehingga uap air akan menentukan cepatnya kehilangan panas dari bumi dan dengan sendirinya juga ikut mengatur temperatur.
c. Makin besar jumlah uap air dalam udara, makin besar jumlah energi potensial yang laten tersedia dalam atmosfer dan merupakan sumber/asal terjadinya hujan angin (strom).
Kelembaban udara bergantung kepada suhu udara. Kelembaban udara mempengaruhi tekanan udara. Itu sendiri, yang pertambahannya sesuai dengan naiknya suhu udara. Pada ruangan tertutup semakin rendah suhu udara maka tekanan udara semakin tinggi dan pada ruangan terbuka semakin tinggi suhu udara maka tekanan udara semakin rendah.
2.4.1. Faktor-faktor yang mempengaruhi kelembaban udara
a. Sinar matahari
Sumber panas utama untuk bumi dan atmosfer adalah matahari, dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Energi radiasi dari matahari yang sampai kepermukaan bumi disebut insolation (incoming solar radiation). Insolation terdiri atas sinar-sinar dengan panjang gelombang lebih pendek dalam spektrum matahari dan paling efektif memanasi bumi. Jika sinar dari spektrum matahari mencapai bumi sebagian diserap dan dirubah dari gelombang panjang yang dikenal sebagai panas.
b. Kabut
Kabut dapat terjadi diwaktu malam yang cerah, ketika udara yang dingin yang mengalir melalui permukaan air yang masih panas hal seperti itu yang terjadi didaerah kutub yang disebut asap laut dan juga terdapat diatas selokan-selokan pada pagi hari. Kabut dapat terjadi pada cuaca tanpa angin sebagai akibat dari temperatur yang turun terus. Kabut terdiri dari tetes-tetes air yang sangat kecil yang melayang-layang di udara dan mengakibatkan berkurangnya penglihatan mendatar pada pada permukaan bumi hingga kurang dari 1 km. Tetes-tetes kecil ini dapat dilihat dengan mata biasa, jika berada pada suatu tempat yang cukup penerangan. Mereka bergerak mengikuti gerakan udara yang ada. Udara dalam keadaan kabut akan terasa lembab, sejuk dan basah dengan kelembaban udara disekitar 100%.
c. Hujan
Hujan adalah jatuhan titik air yang mencapai tanah. Hujan yang tidak dapat mencapai tanah disebut verga. Hujan yang mencapai tanah dapat diukur dengan jalan mengukur tinggi air dengan cara-cara tertentu. Hasil pengukuran ini kemudian disebut curah hujan dengan tanpa mengingat macam atau bentuk hujan pada saat mencapai tanah. Intensitas hujan ditentukan dari tingkat berakumulasinya curah hujan diatas suatu permukaan yang datar, jika air hujan tersebut tidak mengalir.
Fluktuasi kandungan uap air di udara lebih besar pada lapisan udara dekat permukaan dan semakin kecil dengan bertambahnya ketinggian. Hal ini terjadi karena uap air bersumber dari permukaan dan proses kondensasi berlangsung juga pada permukaan. Pada siang hari kelembaban lebih tinggi pada udara dekat permukaan disebabkan penambahan uap air hasil evepotranspirasi dari permukaan. Proses ini berlangsung karena permukaan tanah menyerap radiasi matahari selama siang hari tersebut. Sebaliknya pada malam hari kelembaban lebih rendah pada udara dekat permukaan. Pada malam hari akan berlangsung proses kondensasi atau pengembunan yang memanfaatkan uap air yang berasal dari udara. Oleh sebab itu, Kandungan uap air di udara dekat permukaan tersebut akan berkurang.
Kelembaban udara pada ketinggian lebih dari 2 meter dari permukaan tidak menunjukan perbedaan yang nyata antara malam dan siang hari. Pada lapisan udara yang lebih tinggi tersebut, pengaruh angin menjadi lebih besar. Udara lembab dan
udara kering dapat tercampur lebih cepat. (Lakitan, 2002). Tinggi rendahnya kelembaban udara dapat menentukan besar kecilnya kandungan bahan pencemar baik di ruang tertutup maupun ruang terbuka akibat adanya pelarut bahan pencemar yang menyebabkan terjadinya pencemaran.
2.5. Suhu Udara
Suhu merupakan karateristik inherent, dimiliki oleh suatu benda yang berhubungan dengan panas dan energi. suhu udara akan berubah dengan nyata selama periode 24 jam. Perubahan suhu udara berkaitan erat dengan proses pertukaran energi yang berlangsung di atmosfer. Serapan energi sinar matahari akan mengakibatkan suhu udara meningkat. Suhu udara harian maksimum tercapai beberapa saat setelah intensitas cahaya maksimum pada saat berkas cahaya jatuh tegak lurus yakni pada waktu tengah hari.
Sebagian radiasi pantulan dari permukaan bumi juga akan diserap oleh gas-gas dan partikel-partikel atmosfer. Karena kerapatan udara dekat permukaan lebih tinggi dan lebih berkesempatan untuk menyerap radiasi pantulan dari permukaan bumi, maka pada siang hari suhu udara dekat permukaan akan lebih tinggi dibandingkan pada lapisan udara yang lebih tinggi, sebaliknya pada malam hari terutama saat menjelang subuh, suhu udara dekat permukaan akan menjadi lebih rendah dibandingkan dengan suhu udara pada lapisan udara yang lebih tinggi. (Lakitan, 2002). Pada siang hari dengan kondisi cuaca cerah suhu udara akan tinggi akibat sinar matahari yang diterima sehingga akan mengakibatkan pemuaian udara. Pemuaian udara mengakibatkan pengenceran konsentrasi gas pencemar.
Perubahan suhu pada setiap ketinggian mempunyai pengaruh yang besar pada pergerakan zat pencemar udara di atmosfer. Perubahan suhu ini disebut lapse rate. Turbulensi yang terjadi tergantung pada suhu. Di atmosfer sendiri diharapkan akan terjadi penurunan suhu dan tekanan sesuai dengan pertambahan tinggi. Udara ambien dan adiabatic lapse rates mempengaruhi terbentuknya stabilitas atmosfer. Dalam keadaan dimana suhu sekumpulan udara lebih tinggi dari sekitarnya, maka kerapatan dari udara yang bergerak naik dengan kecepatan rendah lebih kecil daripada
kerapatan udara lingkungannya dan udara berhembus secara kontinu. Pada saat udara bergerak turun akan terbentuk aliran udara vertikal dan turbulensi terbentuk. Keadaan atmosfer dalam kondisi di atas dikatakan tidak stabil (unstable). Ketika sekumpulan udara menjadi lebih dingin dibandingkan dengan udara sekitarnya, sekumpulan udara itu akan kembali ke elevasinya semula. Gerakan ke bawah akan menghasilkan sekumpulan udara yang lebih hangat dan akan kembali ke elevasi semula. Dalam kondisi atmosfer seperti ini, gerakan vertikal akan diabaikan oleh proses pendinginan adiabatik atau pemanasan, dan atmosfer akan menjadi stabil (stable). Jika sekumpulan udara terbawa ke atas akan melalui bagian yang mengalami penurunan tekanan dan akibatnya kumpulanan udara itu akan menyebar. Ekspansi tadi memerlukan kerja untuk melawan lingkungannya dan terjadi penurunan temperatur. Biasanya proses ini berlangsung singkat karena itu untuk menganalisanya dilakukan anggapan tidak terjadi transfer panas pada sekumpulan udara yang ditinjau serta sekumpulan udara mempunyai kerapatan dan suhu sama. Kondisi atmosfer seperti ini dikatakan netral (neutral) dan dikenal dengan lapse rate adiabatic.
Berbagai jenis metode analitik dapat digunakan untuk analisis gas pencemar , dari mulai metode analitik yang sederhana dengan waktu pengukuran yang lama sepert titrasi atau gravimetri sampai metode analitik yang paling mutakhir, yaitu menggunakan prinsip fisiko-kimia yang mampu mengukur gas pencemar dengan konsentrasi rendah secara automatik dengan waktu pengukuran yang cepat ( ± 60 detik). Metode pengukuran zat pencemar nitrogen dioksida (NO2) di udara ambien yaitu :
a. Metode Griess-Saltzman menggunakan spektrofotometri b. Metode chemiluminescence
2.6. Metode Pengukuran Nitrogen Dioksida (NO2) di Udara Ambien
2.6.1. Metoda Griess Saltzman
Metode Gries Saltzman adalah metoda yang digunakan dalam menentukan konsentrasi gas pencemar nitrogen dioksida (NO2) dalam udara. NO2 di udara direaksikan dengan pereaksi Griess Saltman (absorbent) membentuk senyawa yang berwarna ungu. Intensitas warna yang terjadi diukur dengan spektrofotometer pada
panjang gelombang 550 nm. Absorber untuk penangkapan NO2 adalah absorber dengan desain khusus dan porositas frittednya berukuran 60 µm. Untuk pengukuran NO, sample gas harus dilewatkan ke dalam oxidator terlebih dahulu ( seperti KMnO4, Cr2O3). Langkah-langkah sebagai berikut :
1. Pengambilan sampel gas pencemar nitrogen dioksida (NO2) menggunakan larutan penyerap
2. Pembuatan Larutan Absorban untuk sampel nitrogen dioksida (NO2) di udara 3. Analisa konsetrasi nitrogen dioksida (NO2) dengan spektrofotometer
2.6.2. Metode chemiluminescence .
Gas NO diudara direaksikan dengan gas ozon membentuk nitrogen dioksida tereksitasi. NO2 yang tereksitasi akan kembali pada posisi ground state dengan melepaskan energi berupa cahaya pada panjang gelombang 600 - 875 nm. Intensitas cahaya yang diemisikan diukur dengan photomulltifier , Intensitas yang dihasilkan sebanding dengan konsentrasi NO di udara. Sedangkan gas NO2 sebelum direaksikan dengan gas ozon terlebih dahulu direduksi dengan katalitik konventor.
2.7. Metode Spektrofometri
Spektrofotometri adalah suatu cara analisa yang mencakup pengukuran absorbsi oleh senyawa kimia dengan panjang gelombang tertentu menggunakan radiasi monkromatik. Radiasi monokromatik adalah radiasi dari satu panjang gelobang. Didalam praktek radiasi monokromatik dihasilkan dengan gelobang prisma difraksi kiri yang memiliki panjang gelobang lebih dari satu. Biasanya ruang spektra di isolasi di dalam spektrofotometri.
2.8. Baku Mutu Udara Ambien
Udara ambien adalah udara bebas di permukaan bumi pada lapisan troposfir yang berada di dalam wilayah yuridiksi Republik Indonesia yang dibutuhkan dan mempengaruhi kesehatan manusia, makhluk hidup dan unsur lingkungan hidup
lainnya. Udara yang mengelilingi bumi terdiri dari campuran beberapa macam gas yaitu Nitrogen (N2) sejumlah 78 %, Oksigen (O) sebanyak 20 %. Selain itu terdapat pula sebagian kecil gas lain seperti argon, helium, krypton, ozon dan lain-lain. Masuknya beberapa macam bahan kimia dan debu dalam udara maka konsentrasi udara berubah, sehingga udara menjadi tercemar dan dapat membahayakan kelangsungan hidup manusia.
Oleh sebab itu dibuatlah suatu standart untuk menentukan kualitas udara yang disebut baku mutu udara ambien (ambient air quality standart) pada setiap negara. Baku mutu udara ambien adalah ukuran batas atau kadar zat, energi dan/atau komponen yang ada atau yang seharusnya ada dan/atau unsur pencemar yang ditenggang keberadaannya dalam udara ambien.
Tabel 2.4. Baku mutu udara ambien
No Parameter
Waktu pengu kuran
Baku Mutu Metode
analisis Peralatan
1 SO2
(sulfur Dioksida) 1 jam 900 µg/Nm
3
Pararosanilin Spektrofotome ter
2 CO
(Karbon Dioksida) 1 jam 30.000 µg/Nm
3 NDIR NDIR
Analyzer
3 NO2
(Nitrogen Dioksida) 1 jam 400 µg/Nm
3 Saltzman Spektrofotome ter 4 O3 (Oksigen) 1 jam 235 µg/Nm3 Chemilumi nescent Spektrofoomet er 5 HC
(Hidro Karbon) 3 jam 160 µg/Nm
3 Flame Lonization) Gas Chromatografi 6 PM10 (Partikel < 10 µm) 24 jam 150 µg/Nm 3 Gravimetric Hi – Vol PM2,5 (Partikel < 2,5) 24 jam 65 µg/Nm 3 Gravimetric Hi – Vol
7 TSP (Debu) 24 jam 230 µg/Nm3 Gravimetric Hi – Vol
9 Dustfall (debu jatuh) 30 hari 10 ton/km2/ Bulan (pemukiman) 20 ton/km2/ Bulan (industri) Gravimetric Cannister 10 Total Flourides (as F) 24 jam 3 µg/Nm 3 Spesific Ion Impinger/ Countinous Analyzer
11 Flour Indeks 30 hari
40 µg/Nm3 Dari kertas limed filter Colouri metric Limed filter paper 12 Khlorine &
Khlorine Dioksida 24 jam 150 µg/Nm
3
Spesific Ion
Impinger/ Countinous Analyzer
13 Sulphat Indeks 30 hari
1 mg/SO3/100 Cm3 dari lead Peroksida Colouri metric Lead peroxida candle
(Peraturan Pemerintah RI No. 41 tahun 1999)
Baku mutu udara ambien memiliki 13 parameter, tiap parameter disertai dengan nilai maksimalnya. Nilai-nilai tersebut umumnya dinyatakan dalam (µg) permeter kubik udara dalam kondisi normal (umumnya pada suhu 250 C dan tekanan 1 atmosfer) kualitas udara ambien dikatakan baik jika konsentrasi polutan-polutannya masih dibawah nilai baku mutunya.
