TUGAS ANALISIS LINGKUNGAN
TATA CARA ANALISIS
CO2, CO,
NOX, HIDROKARBON
DAN ZAT PARTIKULAT DI UDARA
Disusun Oleh:
1. Hairunisa A (125061100111033)
2. Vella Prinanda N (125061101111011)
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG
1. Oksida-oksida Nitrogen (NOx)
Oksida Nitrogen (NOx) adalah kelompok gas nitrogen yang terdapat di atmosfir yang terdiri dari nitrogen monoksida (NO) dan nitrogen dioksida (NO2). Walaupun ada bentuk oksida nitrogen lainnya, tetapi kedua gas tersebut yang paling banyak diketahui sebagai bahan pencemar udara. Nitrogen monoksida merupakan gas yang tidak berwarna dan tidak berbau sebaliknya nitrogen dioksida berwarna coklat kemerahan dan berbau tajam.
Kadar NOx di udara perkotaan biasanya 10–100 kali lebih tinggi dari pada di udara pedesaan. Kadar NOx diudara daerahperkotaan dapat mencapai 0,5 ppm (500 ppb). Seperti halnya CO, emisi NOx dipengaruhi oleh kepadatan penduduk karena sumber utama NOx yang diproduksi manusia adalah dari pembakaran dan kebanyakan pembakaran disebabkan oleh kendaraan bermotor, produksi energi dan pembuangan sampah. Sebagian besar emisi NOx buatan manusia berasal dari pembakaran arang, minyak, gas, dan bensin.
Berikut ini adalah metode analisis gas Nox:
a. Metode Griess-Saltman-spectrofotometri
NO2 di udara direaksikan dengan pereaksi Griess Saltman (absorbent) membentuk senyawa yang berwarna ungu. Intensitas warna yang terjadi diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 520 nm.
Susunan perlatan untuk sampling NO2 terdiri atas Fritted Impinger, trap, rotameter, dan pompa hisap. 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) .
b. Metode chemiluminescence .
Gambar 1.1
Prinsip kerja chemiluminescent analyzers dengan cara mengukur energi cahaya yang dihasilkan oleh reaksi gas pencemar yang akan diukur dengan gas reagen, energi cahaya ditangkap oleh tabung photomultiplier, diperkuat dan dipancarkan ke pembaca. Energi cahaya yang diukur sebanding dengan kuantitas pencemar reaktif.
2. Karbonmonoksida (CO)
Karbon dan Oksigen dapat bergabung membentuk senjawa karbon monoksida (CO) sebagai hasil pembakaran yang tidak sempurna. Karbon monoksida merupakan senyawa yang tidak berbau, tidak berasa dan pada suhu udara normal berbentuk gas yang tidak berwarna. Tidak seperti senyawa CO mempunyai potensi bersifat racun yang berbahaya karena mampu membentuk ikatan yang kuat dengan pigmen darah yaitu haemoglobin. Korban monoksida yang berasal dari alam termasuk dari lautan, oksidasi metal di atmosfir, pegunungan, kebakaran hutan dan badai listrik alam. Sumber CO buatan antara lain kendaraan bermotor, terutama yang menggunakan bahan bakar bensin. Berdasarkan estimasi, Jumlah CO dari sumber buatan diperkirakan mendekati 60 juta Ton per tahun. Separuh dari jumlah ini berasal dari kendaraan bermotor yang menggunakan bakan bakar bensin dan sepertiganya berasal dari sumber tidak bergerak seperti pembakaran batubara dan minyak dari industri dan pembakaran sampah domestik. Didalam laporan WHO (1992) dinyatakan paling tidak 90% dari CO diudara perkotaan berasal dari emisi kendaraan bermotor. Selain itu asap rokok juga mengandung CO.
a. Metode Nondispersive infrared (NDIR).
Pengukuran ini berdasarkan kemampuan gas CO menyerap sinar infra merah pada panjang 4,6 µm . Banyaknya intensitas sinar yang diserap sebanding dengan konsentrasi CO di udara. Analyzer ini terdiri dari sumber cahaya inframerah, tabung sampel dan reference, detektor dan rekorder. Gas dalam alat dapat menyerap energi infra merah sebanding dengan konsentrasinya
Gambar 2.1 Analyzer Nondispersive infrared (NDIR)
b. Metode oksidasi CO dengan campuran CuO-MnO2
Metode ini terjadi dalam suasana panas dan membentuk gas CO2. Selanjutnya CO2 tersebut di absorpsi dengan larutan Ba(OH)2 berlebih. Kelebihan Ba(OH) dititrasi asam oxalat menggunakan indikator phenol phthalin . Metode yang lain adalah oksidasi CO oleh I2O5 dalam suasana panas menghasilkan gas I2. Selanjutnya gas tersebut ditangkap oleh larutan KI membentuk warna kuning dan diukur dengan specktrofotmeter. Kedua metode ini hanya cocok untuk untuk konsentrasi CO relatif tinggi 5 ppm.
3. Karbondioksida
menghasilkan CO2 dan uap air. Begitupun dalam industri yang berasal dari hasil pembakaran batubara dalam pabrik. Untuk mengetahui kadar atau jumlah dari gas karbondioksida di udara digunakan kromatografi gas.
Gambar 3.1 Skema Kromatografi Gas
Kromatografi gas termasuk dalam salah satu alat analisa (analisa kualitatif dan analisa kuantitatif), kromatografi gas dijajarkan sebagai cara analisa yang dapat digunakan untuk menganalisa senyawa-senyawa organik. Ada dua jenis kromatografi gas, yaitu kromatografi gas padat (KGP), dan kromatografi gas cair (KGC). Dalam kedua hal ini sebagai fasa bergerak adalah gas (hingga keduanya disebut kromatografi gas), tetapi fasa diamnya berbeda. Meskipun kedua cara tersebut mempunyai banyak persamaan. Perbedaan antara keduanya hanya pada cara kerjanya. Pada kromatografi gas padat (KGP) terdapat adsorbsi dan pada kromatografi gas cair (KGC) terdapat partisi (larutan).
nonvolatil pada temperatur kolom dan harus sesuai dengan pemisahan tertentu. Setelah muncul dari kolom itu, aliran gas lewat melalui sisi lain detektor. Maka elusi zat terlarut dari kolom mengatur ketidakseimbangan antara dua sisi detektor yang direkam secara elektrik. Respon detektor terhadap molekul-molekul di dalam sample secara ideal tergambar sebagai kurva Gauss yang dikenal sebagai bentuk kromatogram yang ideal. Kromatogram merupakan hubungan antara respon detektor waktu (menit) hingga terlihat puncak dari kromatogram tersebut.
4. Hidrokarbon
Hidrokarbon merupakan senyawa yang terdiri atas unsur Hidrogen dan karbon. Bentuk fisik dari komponen ini dapat berupa gas, cair, dan padat berdasarkan banyaknya unsur karbon yang terkandung didalamnya. Hidrokarbon yang mengandung 1-4 unsur karbon memiliki ciri berbentuk gas karena semakin besar jumlah unsure karbon yang dikandung, maka bentuknya akan semakin padat. Hidrokarbon yang menimbulkan masalah di udara merupakan hidrokarbon yang berbentuk gas pada suhu normal dan berbentuk cair yang bersifat volatile/ mudah menguap pada suhu tersebut. Hidrokarbon yang berupa gas akan tercampur dengan gas-gas hasil buangan lainnya. Sedangkan bila berupa cair maka hidrokarbon akan membentuk semacam kabut minyak, bila berbentuk padatan akan membentuk asap yang pekat dan akhirnya menggumpal menjadi debu.
Menurut SNI 19-4843-1998, pencemaran hidrokarbon di udara adalah adanya hidrokarbon di udara dalam jumlah dan waktu tertentu, yang dapat menimbulkan gangguan terhadap makhluk hidup, tumbuhan, dan atau benda. Polusi gas hidrokarbon di udara berasal dari proses biologi makhluk hidup seperti dekomposisi bahan organik, dan aktivitas geothermal seperti gas alam, minyak bumi, api alam dan sebagainya. Selain itu, hidrokarbon juga berasal dari proses industri yang diemisikan ke udara dan kemudian
menjadi sumber fotokimia dari ozon. Kegiatan industri yang berpotensi menimbulkan
cemaran dalam bentuk hidrokarbon adalah industri plastik, resin, pigmen, zat warna, pestisida dan pemrosesan karet. Diperkirakan emisi industri sebesar 10 % berupa hidrokarbon. Sumber hidrokarbon dapat pula berasal dari sarana transportasi. Kondisi mesin yang kurang baik akan menghasilkan hidrokarbon.
Berikut ini adalah beberapa metode analisis hidrokarbon di udara:
Hidrokarbon diukur sebagai total hidrokarbon (THC) dan Non Methanic Hydrocarbon (NMHC). Metode yang digunakan adalah kromatografi gas dengan detektor Flame Ionisasi (FID). Metode ini menggunakan kolom dengan absorbent padat berlapis senyawa cair pada tekanan uap rendah. Hidrokarbon dari udara dibakar pada flame yang berasal dari gas hidrogen membentuk ion-ion. Ion yang terbentuk pada flame akan ditangkap oleh elektrode negatif. Banyaknya arus ion yang terbentuk menunjukkan konsentrasi hidrokarbon
b. Metode adsorpsi dengan adsorbent karbon aktif
Sample gas dilewatkan ke dalam tube karbon aktif dengan laju alir gas tertentu ( ± 0, 3 liter/menit). Waktu sampling tergantung kepada konsentrasi hidrokarbon dan banyaknya adsorben karbon aktif yang digunakan. Untuk melepaskan hidrokarbon , karbon aktif dilarutkan dalam pelarut tertentu ( seperti CS2), kemudian disuntikan ke dalam GC. Atau karbon aktif di “purging“ dengan gas inert seperti N2, atau He, kemudian dialirkan /disuntikan ke dalam GC.
5. Suspended Particulate Matter /Debu
Suspended partikulat adalah partikel halus di udara yang terbentuk pada pembakaran bahan bakar minyak. Terutama partikulat halus yang disebut PM10 sangat berbahaya bagi kesehatan Suspended partikulat adalah debu yang tetap beradadi udara dan tidak mudah mengendap serta melayang di udara.Paparan dari Total Suspended Particulate ini juga banyak yang mengandung partikel timah hitam dalam hal ini dikenal sebagai Pb yang sangat berbahaya bagi kesehatan dan banyak berhubungan dengan tempat kerja. Secara fisik debu atau particulate dikategorikan sebagai pencemar yaitu dust udara aerosol.
Material pencemar memiliki ukuran diameter antara 10-3 sampai 10 μm, konsentrasi partikel yang berukuran lebih kecil dari 10 mikron (μm) disebut debu. Kira -kira 90% semua partikel di atmosfer dihasilkan oleh sumber dari alam. Sumber emisi lainnya adalah aktivitas manusia seperti proses pembakaran batubara, pembakaran minyak oleh automobile, dan kegiatan industri. Semua kegiatan tersebut akan menghasilkan emisi partikulat. Pengaruh yang dapat ditimbulkan oleh debu adalah :
visiabilitas memberikan efek psikologis dan dapat membahayakan aktivitas transportasi.
2. Pengaruh terhadap kesehatan manusia, alergi yang ditimbulkan pada saluran pernapasan serta akibatnya pada paru - paru akan mempengaruhi kemampuan penyerapan oksigen.
Berikut ini adalah metode analisis patikulat di udara:
a. Metode High Volume sampling
Metode ini digunakan untuk pengukuran total suspended partikulat matter ( TSP, SPM) , yaitu partikulat dengan diameter ≤ 100 µm, dengan prinsip dasar udara dihisap dengan flowrate 40-60 cfm, maka suspended particulate matter (debu) dengan ukuran < 100 µm akan terhisap dan tertahan pada permukaan filter microfiber dengan porositas< 0,3 µm. Partikulat yang tertahan di permukaan filter ditimbang secara gravimetrik, sedangkan volume udara dihitung berdasarkan waktu sampling dan flowrate
Gambar 5.1 High Volume Sampling (HVS)
b. Pengukuran PM 10 dan PM 2.5.
kecil diameter yang dapat terkumpulkan permukaan stage . Setiap Cascade Impactor terdiri dari beberapa stage , ada yang 3 , 5 sampai 9 stage (plate) tergantung kepada keperluannya . Salah jenis Cascade Impactor yang terdiri dari 9 stage adalah Cascade Impactor buatan Graseby Andeson dengan gambar sebagai berikut
Gambar 5.2 Cascade Impactor
Prinsip pengukuran Kertas saring yang telah ditimbang, disimpan di masing-masing stage (plate) yang terdapat pada alat Cascade Impactor . Selanjutnya udara dilewatkan ke dalam Cascade Impactor flow rate tertentu dan dibiarkan selama 24 jam atau lebih tergantung kepada konsentrasi debu di udara ambient . Setelah sampling selesai , debu-debu yang terkumpul pada masing-masing stage ditimbang , menggunakan neraca analitik .
Avrianto, Fanji.2011. Analisis kadar Particulate Matter 10 (PM10) di Udara dan Keluhan Gangguan Pernafasan Pada Masyarakat Yang Tinggal di Sepanjang Jalan Raya Kelurahan Lalang Kecamatan Sunggal Medan Tahun 2010. Medan : USU
Badan Standardisasi Negara. 1998. SNI 19-4843-1998 diambil dari www.bsn.go.id
Cindewiyani.2006. Kondisi Kualitas Udara Kota Cilegon Sebagai Bahan Pertimbangan Pembangunan Hutan Kota.Bogor : IPB
Fardiaz, srikandi. 1992. Polusi air dan udara. Yogyakarta: kanisius
Rina, Dwiyanti. 2004. Parameter Pencemar Udara Dan Dampaknya Terhadap Kesehatan. Surabaya : UNESA
Ruslinda,Yenni.2009.Metode Sampling Analisis Udara.Padang : Universitas Andalas
Sikumbang, Zulfa .2011. Teknik Pegukuran Udara Ambien. Padang : Universitas Andalas
Wibowo, Kabul. 2012. Definisi dan penyebab polusi di udara. Diambil dari
www.academia.edu
