PENERAPAN SISTEM SAMPLING OTOMATIS UNTUK PENGUKURAN LOGAM BERAT DALAM UDARA AMBIEN DI INDUSTRI BAJA

(1)

PENERAPAN SISTEM SAMPLING OTOMATIS UNTUK PENGUKURAN LOGAM BERAT DALAM

UDARA AMBIEN DI INDUSTRI BAJA

Application of an Automated Sampling System for Measurement of Heavy Metals in Ambient Air in the Steel Industry

Ira Setiawati1_{, Rahyani Ermawati}1_{, Auliyah Ariani}1_{dan Irwinanita}1 1_{Badan Penelitian dan Pengembangan Industri, Kementerian Perindustrian}

Email : ira.setiawati@gmail.com Kontributor Penulis ABSTRACT

The importance of routine air quality monitoring is to identify and control the effects of air pollution in a place, especially in industrial areas. In monitoring air quality, the air sampling instrument has required. Along with technological developments and the existence of air quality standards, air sampling has begun to be carried out using an effective, efficient, and safe method. This method is indispensable for monitoring air quality regularly and continuously for several days so that it can assist in assessing risks and implementing control measures quickly. Some developed countries have developed sophisticated monitoring systems such as the use of instruments automatically while developing countries still use general monitoring with manual tools. The purpose of this study was to utilize an automatic air sampling system for the measurement of heavy metals in ambient air in the steel industrial area in Cilegon, Indonesia. Metal content monitoring using dust samples taken by the Particulate Matter (PM) Sampler that can work automatically with a flow rate of 5-20 L / min for 24 hours per day. Then, the dust collected in filter paper used to measure heavy metal content (Pb, Cd, Zn, Fe, and Mn) using ICP-OES. Examples come from 4 different locations in the steel industry in Cilegon, Indonesia. Monitoring results show that this sampling system can be carried out for a maximum of 4 days automatically so that the implementation of air quality monitoring is more effective. The results of metal content measurements in the steel industry vary widely for each metal parameter and depend on the pollutant source at the sampling

location.

Keywords: Automated Sampling system, Heavy Metals, Ambient Air, the Steel Industry

1_{Kontributor Utama}

ABSTRAK

Pentingnya pemantauan kualitas udara secara rutin adalah untuk mengidentifikasi dan mengendalikan efek pencemaran udara di suatu tempat, terutama di kawasan industri. Dalam pemantauan kualitas udara diperlukan instrumen pengambil contoh udara. Seiring dengan perkembangan teknologi dan adanya standar kualitas udara, mulai dilakukan pengambilan contoh udara dengan metode yang efektif, efisien, dan aman. Metode tersebut sangat diperlukan dalam pemantauan kualitas udara secara rutin dan berkelanjutan selama beberapa hari, sehingga dapat membantu dalam menilai risiko dan menerapkan langkah-langkah pengendalian secara cepat. Beberapa negara maju telah mengembangkan sistem pemantauan canggih seperti penggunaan instrumen secara otomatis, sedangkan negara berkembang masih menggunakan pemantauan yang sangat mendasar dengan instrumen manual. Tujuan dari penelitian ini adalah memanfaatkan sistem pengambilan contoh udara secara otomatis untuk pengukuran logam berat dalam udara ambien di kawasan industri baja di Cilegon, Indonesia. Pemantauan kadar logam diukur dari contoh debu yg diambil menggunakan Particulate Matter (PM) Sampler yang dapat bekerja secara otomatis dengan laju aliran 5-20

(2)

kemudian diukur kadar logam beratnya (Pb, Cd, Zn, Fe, dan Mn) menggunakan ICP-OES. Contoh berasal dari 4 lokasi berbeda di industri baja di Cilegon, Indonesia. Hasil pemantauan menunjukkan bahwa sistem pengambilan contoh ini dapat dilakukan maksimal selama 4 hari secara otomatis sehingga pelaksanaan pemantauan kualitas udara lebih efektif. Hasil pengukuran kadar logam di industri baja sangat bervariasi untuk setiap parameter logam dan tergantung pada sumber pencemar yang berada di lokasi pengambilan contoh tersebut.

Kata Kunci : Sistem Sampling Otomatis, Logam Berat, Udara Ambien, Industri Baja

.

1. PENDAHULUAN

Kualitas udara merupakan masalah penting di di berbagai lingkungan. Informasi yang akurat mengenai kualitas lingkungan sangat diperlukan untuk menghindari dampak kualitas udara terhadap kesehatan manusia serta makhluk hidup lainnya. Oleh karena itu, agar kualitas udara dapat bermanfaat bagi pelestarian fungsi lingkungan hidup, maka udara perlu dipelihara, dijaga, dan dijamin mutunya melalui pengendalian pencemaran udara. Pencemaran udara adalah masuknya atau dimasukkanya zat, energi dan/atau komponen lain ke dalam udara ambien oleh kegiatan manusia, sehingga mutu udara ambien turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan udara ambien tidak dapat memenuhi fungsinya (Pereaturan Pemerintah RI Nomor 41 Tahun 1999). Pencemaran udara membawa dampak yang merugikan bagi manusia diantaranya adalah dapat menimbulkan berbagai penyakit yang berhubungan dengan pernapasan, kulit, mata, dan juga mengakibatkan emosi tidak seimbang. Sedangkan dampak pencemaran udara pada lingkungan dapat mengakibatkan terjadinya pemanasan global, hujan asam, dan menimbulkan penyakit pada tanaman.

Sumber pencemar udara dapat berasal dari kegiatan yang mengeluarkan bahan pencemar ke udara seperti kegiatan dari industri, asap kendaraan bermotor, dan/atau bencana alam. Pencemaran udara dari kegiatan industri merupakan masalah lingkungan yang penting untuk diperhatikan seiring dengan perkembangan industri di Indonesia yang semakin pesat dan meluas. Jumlah polutan yang dipancarkan ke luar kawasan industri dapat dipengaruhi oleh jenis dan kapasitas bahan bakar serta ketinggian stack yang digunakan oleh industry (Ruhiat dkk 2017).

Salah satu industri prioritas yang sedang dikembangkan oleh Kementerian Perindustrian RI adalah industri baja. Sektor ini berfungsi sebagai mother of industry karena produknya merupakan bahan baku utama bagi kegiatan sektor industri lainnya. Baja juga memiliki peranan penting dalam kehidupan sehari-hari karena penggunaannya di berbagai bidang (misalnya: konstruksi, kendaraan, manufaktur, pemindahan energi, dan lain-lain). Sebagai hasil urbanisasi dan industrialisasi serta untuk memenuhi permintaan tersebut, telah terjadi peningkatan jumlah pabrik pembuatan baja di seluruh dunia. Ekspansi yang cepat dari industri penghasil baja ini telah menghasilkan emisi yang juga besar berupa gas dan partikel pencemar ke atmosfer. Jenis polutannya antara lain SO2, CO, NOx, dan partikel dengan diameter aerodinamis kurang dari 10 µm (Wahab, Fadlallah and Al-Rashdi 2018; Jia et al. 2018; Kumar et al. 2018).

Dalam pemantauan kualitas udara diperlukan instrumen pengambil contoh udara. Hingga saat ini, instrumen yang paling luas digunakan untuk pengambilan contoh partikel debu adalah dengan metode particulate matter sampler dengan volume besar atau High Volume Sampler (HVS). HVS ini sangat direkomendasikan untuk pengambilan contoh dalam volume besar (lebih dari 1500 m3) karena dilengkapi dengan motor berkecepatan tinggi dan dapat beroperasi selama 72 jam. Namun, motor tersebut menghasilkan kebisingan tinggi yang dapat mengganggu lingkungan. Selain itu, untuk mengumpulkan debu dengan HVS dibutuhkan kertas saring besar (8 x 10 inch) untuk pengukuran selama 24 jam (Jutze and Foster 1967).

Seiring dengan perkembangan teknologi dan adanya standar kualitas udara, mulai dilakukan pengambilan contoh partikel debu dengan metode yang efektif, efisien, dan aman. Metode tersebut sangat diperlukan dalam pemantauan kualitas udara secara rutin dan kontinue selama beberapa hari, sehingga dapat membantu dalam menilai risiko dan menerapkan langkah-langkah pengendalian secara cepat. Beberapa negara maju telah mengembangkan sistem pemantauan canggih seperti penggunaan instrumen secara otomatis, sedangkan negara berkembang masih menggunakan pemantauan yang sangat mendasar dengan

(3)

Salah satu alternatif pengganti dari penggunaan metode HVS adalah dengan metode low volume sampler (LVS). LVS digunakan dalam pengambilan contoh partikel debu dengan volume rendah (24 m3 atau kurang) dan hanya membutuhkan kertas saring ukuran kecil (diameter 47 mm). Metode ini telah digunakan dalam pengambilan contoh PM10 dan total partikel debu di berbagai kawasan pembangkit listrik dengan menggunakan tipe Mini Volume Portable Air Sampler yang dilengkapi dengan pengatur waktu, memiliki laju alir yang rendah (5 L/menit), baterai yang dapat diisi ulang, dan konstruksi alatnya tangguh karena menggunakan bahan PVC (Alias, Hamzah and Kenn 2007). Hasil pengukuran PM10 dan PM2.5 menggunakan metode LVS memiliki kecenderungan pola yang sama dengan hasil pengukuran menggunakan metode HVS, sehingga LVS cukup representatif untuk menggantikan HVS dalam keefektifan pemantauan kualitas udara lingkungan (Rohmah dkk 2018). Pada penelitian ini dilakukan pemantauan kualitas udara dengan cara mengidentifikasi dan analisis kualitas udara partikel debu ambien di kawasan industri baja di Cilegon, Indonesia menggunakan metode LVS yang dilengkapi dengan sistem otomatis.

2. METODE

Bahan utama yang digunakan pada kegiatan penelitian ini adalah kertas saring PM10 Whatman QMA

47 mm (Advantec), sedangkan peralatan yang digunakan adalah Particulate Matter Sampler APS-1897 (ART Plus Korea) dan flashdisk.

Industri baja di Cilegon, Banten, Indonesia ditentukan sebagai lokasi pengambilan contoh logam berat

dalam udara ambien, dalam penelitian ini PM10. Pengambilan contoh dilakukan di 4 area dalam kawasan

industri baja, diantaranya yaitu area gerbang utama (Area 1), area hot strip mill (Area 2), area pos billet (Area 3), dan area hot blast plant (Area 4). Kriteria area yang dijadikan lokasi pengambilan contoh yaitu area yang

terdapat kegiatan industri secara rutin. Pada penelitian ini, digunakan kertas saring PM10 Whatman QMA 47

mm (Advantec) dan alat Particulate Matter (PM) Sampler APS-1897 (ART Plus Korea).

Kertas saring yang telah disimpan dalam desikator selama 24 jam, ditimbang sampai bobot tetap menggunakan neraca analitik (Sartorius), lalu dimasukkan ke dalam filter cassette (ART Plus Korea). Filter

cassette tersebut dimasukkan ke dalam filter magazine (ART Plus Korea) dan dipasang di PM Sampler. Kertas

saring disiapkan sebanyak jumlah contoh yang diinginkan. Alat PM Sampler diatur untuk pengambilan contoh setiap 24 jam sesuai SNI 7119.15 (2016). Pengamatan dilakukan dengan variasi waktu 3, 4, dan 7 hari dengan 4 kali pengaturan ulang pada setiap area pengambilan contoh.

Kertas saring yang telah terpapar debu dibawa ke laboratorium dan disimpan dalam desikator selama 24 jam dan ditimbang kembali sehingga diperoleh bobot debu yang diambil. Kertas saring tersebut selanjutnya didestruksi sesuai prosedur analisa kadar logam dalam contoh (Akbar, 2018) dan kadar logam berat diukur menggunakan ICP-OES 5100 (Shimadzu).

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil pengamatan terhadap penggunaan PM Sampler APS-1897 untuk pengambilan contoh PM10 pada

penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 1 untuk sampling otomatis 7 hari, Tabel 2 untuk sampling otomatis 4 hari, dan Tabel 3 untuk sampling otomatis 3 hari.

Tabel 1. Hasil pengamatan untuk sampling otomatis 7 hari

Pengaturan ke- Area 1 Area 2 Area 3 Area 4

1 Off Normal Normal Off

2 Off Normal Normal Off

3 Normal Normal Off Normal

4 Normal Normal Off Off

1 Normal Normal Normal Normal

(4)

Hasil menunjukkan bahwa PM Sampler APS-1897 dapat beroperasi maksimal secara otomatis selama 3 hari dan 4 hari berturut-turut di lokasi pengambilan contoh. Sedangkan pada pengaturan PM Sampler untuk 7 hari terdapat kendala yaitu alat belum mampu beroperasi maksimal secara otomatis selama 7 hari berturut-turut. Hal ini dikarenakan adanya faktor internal dan eksternal alat PM Sampler. Faktor internal yang menjadi kendala adalah kemampuan alat atau rangkaian alat yang masih perlu uji dicek kembali seperti sensor dan instrumentasi dalam alat PM Sampler tersebut. Selain itu, faktor eksternal juga sangat mempengaruhi pemantauan tersebut yaitu kondisi lingkungan di lokasi pengambilan contoh, seperti kesiapan sumber listrik dan keamanan lokasi. Sumber listrik yang tidak stabil dapat menyebabkan PM Sampler tidak dapat beroperasi maksimal. Sedangkan keamanan lokasi juga sangat menentukan apakah PM Sampler tersebut beroperasi atau tidak. Waktu pengamatan 7 hari tidak efektif karena PM Sampler dibiarkan beroperasi tanpa ada yang mengawasi, sehingga dapat terjadi hal-hal yang tidak diinginkan. PM Sampler yang dapat beroperasi otomatis sangat efektif dan efisien diaplikasikan di industri. Berdasarkan hasil pengamatan, 4 hari adalah waktu yang cocok untuk pengamatan yang berkelanjutan. Debu yang diambil dapat maksimal dan petugas pengambil contoh tidak perlu mengambil contoh setiap hari.

Kadar logam berat dapat diukur dari kertas filter yang sudah terpapar PM10. Oleh karena itu, PM

Sampler ini dapat digunakan dalam pengambilan contoh debu ambien yang dapat menghasilkan data kadar debu dan juga kadar logam berat yang terkandung didalamnya. Gambar 1 menunjukkan rata-rata kadar logam berat dalam PM10 di industri baja di Cilegon, Indonesia.

Gambar 1. Konsentrasi logam berat dalam PM10 di industri baja, Cilegon, Banten, Indonesia

Berdasarkan hasil pengukuran, dapat dilihat bahwa kandungan logam berat yang paling banyak adalah Fe dikarenakan adanya penggunaan Fe sebagai bahan baku dalam industri baja. Sedangkan logam berat lainnya seperti Pb, Cd, Mn, dan Zn memiliki konsentrasi yang rendah dan kadarnya bervariasi sesuai dengan kedekatan sumber emisi yang dihasilkan.

4. KESIMPULAN

PM Sampler otomatis dapat diterapkan untuk pengukuran logam berat dalam contoh udara ambien di industri. Waktu yang optimal untuk pengambilan contoh otomatis berkelanjutan adalah 4 hari. Kadar logam

0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000

Area 1 Area 2 Area 3 Area 4

Kon se ntr as i L og am B er at (µ g/ m 3)

Lokasi Pengambilan Contoh

Zn Mn Fe Cd Pb

(5)

5. UCAPAN TERIMAKASIH

Terima kasih kami ucapkan kepada ART Plus, Korea dan PT. Krakatau Steel, Cilegon, Indonesia yang telah memberikan dukungan dalam melakukan penelitian ini.

6. DAFTAR PUSTAKA

Akbar, M. N. 2018. “Analisis Karakteristik Logam Berat dalam Particulate Matter 10 Mikron (PM10) dari Sumber Roadside (Studi Kasus: Jl. Sm Raja, Jl. Balai Kota dan Jl. Pinang Baris).” Tugas Akhir Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Alias, M., Z. Hamzah, and L.S. Kenn. 2007. “PM10 and total suspended particulates (TSP) measurements in various power stations.” The Malaysian Journal of Analytical Sciences 11 (1): 255-261.

Anugrah, Pandu. 2019. “Rancang Bangun Sistem Pengukuran dan Pemantauan Tingkat Pencemaran Udara Berbasis Internet of Things (IOT).” Tugas Akhir Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau Pekanbaru.

Jia, J., S. Cheng, S. Yao, T. Xu, T. Zhang, Y. Ma, H. Wang, and W. Duan. 2018. “Emission characteristics and chemical components of size-segregated particulate matter in iron and steel industry.” Atmospheric Environment 182: 115-127. doi:10.1016/j.atmosenv.2018.03.051.

Jutze, G.A. and K.E. Foster. 1967. “Recommended standard method for atmospheric sampling of fine particulate matter by filter media – high-volume sampler.” Journal of the Air Pollution Control Association 17 (1): 17-25. doi:10.1080/00022470.1967.10468936.

Kumar, S.S., P. Muthuselvam, V. Pugalenthi, N. Subramanian, K.M. Ramkumar, T. Suresh, T. Suzuki, and P. Rajaguru. “Toxicoproteomic analysis of human lung epithelial cells exposed to steel industry ambient particulate matter (PM) reveals possible mechanism of PM related carcinogenesis.” Environmental Pollution 239: 483-492. doi:10.1016/j.envpol.2018.04.049.

Moreno, T., T.P. Jones, and R.J. Richards. 2004. “Characterisation of aerosol particulate matter from urban and industrial environments: examples from Cardiff and Port Talbot, South Wales, UK.” Science of the Total Environment 334-335: 337-346. doi:10.1016/j.scitotenv.2004.04.074.

Republik Indonesia. 1999. “Peraturan Pemerintah RI Nomor 41: Pengendalian Pencemaran Udara.” Jakarta. Rohmah, I., Rita, C. Salim, B. Hindratmo, R.P. Lestari, dan R. Nelson. 2018. “Perbandingan metode sampling

kualitas udara: high volume air sampler (HVAS) dan low volume air sampler (LVAS).” Ecolab 12 (2): 83-102

Ruhiat, Y., Syafrizal, S. Hidayat, Y. Indrayono, and H. Akbar. 2017. “Estimated contaminated area of air pollutant from industrial in Cilegon.” Research Journal of Environmental Sciences 11 (3): 108-115. doi:10.3923/rjes.2017.108.115.

Roychowdhury, A., V. Chattopadhyaya, and S. Shukla. 2016. “Reinventing air quality monitoring: potential of low cost alternative monitoring methods.” New Delhi: Centre for Science and Environment.

Silvia, S., Goembira, F., Ihsan, T., Lestari, R.A., dan Irfan, M. 2020. “Analisis Risiko Kesehatan Lingkungan Akibat Pajanan Logam dalam PM2,5 pada Masyarakat di Perumahan Blok D Ulu Gadut Kota Padang.” Dampak 17(2): 1-10.

Standar Nasional Indonesia (SNI) 7119.15:2016. 2016. “Udara ambien – Bagian 15: Cara uji partikel dengan ukuran ≤ 10 µm (PM10) menggunakan peralatan High Volume Air Sampler (HVAS) dengan metode gravimetri.” Jakarta: Badan Standardisasi Nasional.

Suryati, I., Akbar, M. N., dan Latifah, N. 2019. “Studi Kandungan Logam Berat (As, Cd, Cr, Pb, dan Hg) dalam Particulate Matter 10 Mikron (PM10) di Beberapa Ruas Jalan Kota Medan.” Dampak 16(2): 77-85. Wahab, S.A., S. Fadlallah, and M. Al-Rashdi. 2018. “Evaluation of the impact of ground-level concentrations of

SO2, NOx, CO, and PM10 emitted from a steel melting plant on Muscat, Oman.” Sustainable Cities and Society 38: 675-683. doi:10.1016/j.scs.2018.01.048.

Wang, K., H. Tian, S. Hua, C. Zhu, J. Gao, Y. Xue, J. Hao, Y. Wang, J. Zhou. 2016. “A comprehensive emission inventory of multiple air pollutant from iron and steel industry in China: Temporal trends and spatial variation characteristics.” Science of the Total Environment 559: 7-14. doi:10.1016/j.scitotenv.2016.03.125.

World Health Organization. 2018. “Ambient (outdoor) air quality and health.” https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/ambient-(outdoor)-air-quality-and-health. (diakses pada 28 Januari 2019)

(6)

Yadav, R., L.K. Sahu, G. Beig, N. Tripathi, and S.N.A. Jaaffrey. 2017. “Ambient particulate matter and carbon monoxide at an urban site of India: influence of anthropogenic emissions and dust storms.” Environmental Pollution 225: 291-303. doi:10.1016/j.envpol.2017.01.038

TANYA JAWAB :

SNI yang sudah ada di Indonesia menggunakan High volume sampler, sedangkan alat ini menggunakan low

volume sampler. Apakah di BBKK sendiri mengacu ke membuat metode baru dari peralatan ini atau ke regulasi

yang sudah ada? Karena alat ini dibuat di Korea, apakah regulasinya mengacu ke Korea atau yang lain, seperti US EPA?

Jawaban :

BBKK sebetulnya sudah tidak melakukan pengambilan contoh udara, hanya dalam penelitian ini kami diberi kesempatan untuk melakukan penelitian menggunakan alat ini. Regulasi yang digunakan mengacu ke Korea. Harapannya adalah agar Indonesia bisa membuat alat sampling yang lebih praktis seperti negara-negara lain, agar bisa meningkatkan teknologi dalam pengambilan sampel.