PERILAKU ZAT PENCEMAR DI ATMOSFER

PERILAKU ZAT PENCEMAR

DI ATMOSFER

Pengantar

 Pencemaran udara dapat didefinisikan

sebagai kondisi atmosfer yang terdiri atas

senyawa-senyawa dengan konsentrasi tinggi

diatas kondisi udara ambien normal, sehingga

menimbulkan dampak negatif bagi manusia,

hewan, vegetasi, maupun benda lainnya.

Pengantar

 Senyawa-senyawa tersebut dapat berupa

elemen kimia alami maupun buatan (hasil

kegiatan manusia) maupun elemen yang

terbawa udara.

Pengantar

 Berdasarkan UU No. 23/1997, pencemaran udara didefinisikan sebagai masuknya atau dimasukkannya zat, energi, dan/atau

komponen lainnya ke dalam udara ambien oleh kegiatan manusia, sehingga mutu udara ambien turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan udara ambien tidak dapat

memenuhi fungsinya.

Pengantar

 Masalah pencemaran udara merupakan isu lingkungan yang sangat penting bagi

Indonesia dan bagi negara-negara lain di

dunia, maka pemerintah negara-negara dunia termasuk Indonesia telah meratifikasi

sejumlah konvensi internasional dalam hal

pengendalian pencemaran udara

Pengantar

Contoh :

 Konvensi Wina (1985) mengenai Protection of Ozone Layer ,

 Protokol Montreal (1987) mengenai

Substance that Deplete the Ozone Layer , dan

 UNFC (1992) tentang Climate Change .

Pencemaran Udara

 Kontributor pencemaran udara terbesar

adalah akibat kegiatan manusia, yaitu sektor energi.

 Pencemaran udara merupakan masalah

global.

Pembagian lapisan atmosfer-1

Pembagian lapisan atmosfer-2

Lapisan Ketinggian (km)

Temperatur (C)

Komposisi Spesi kimia Troposphere 0 - 11 km 15 s/d -56 N2, O2,

CO2, H2O Stratosphere 11 – 50 km -56 s/d -2 O3

Mesophere 50 – 85 km -2 s/d -92 O2*, NO*

Thermosphe

re 85 - 500 km -92 s/d 1200 O2*, O*,

NO*

Gas Udara kering

(%) µg/m³

Nitrogen 78,09 8.95 × 10

⁸

Oksigen 20,94 2.74 × 10

⁸

Air - -

Argon 0,93 1.52 × 10

⁷

Karbon dioksida 0,0315 5.67 × 10

⁵

Neon 0,0018 1.49 × 10

⁴

Helium 0,00052 8.50 × 10

²

Metan 0,0001 6.56 – 7.87 × 10

²

Krypton 0,0001 3.43 × 10

³

Oksida nitrogen 0,00005 9.00 × 10

²

Hidrogen 0.00005 4.13 × 10

¹

Xenon 0.000008 4.29 × 10

²

Organik 0,000002 -

KOMPOSISI GAS

DALAM UDARA BERSIH (TIDAK TERCEMAR)

Sistem Pencemaran Udara

Atmosfer Pencemar

Mixing &

transformasi kimia

• Antropogenik

• Biogenik

• Transportasi

• Pengenceran

• Fenomena Fisik

• Reaksi kimia

• etc

• Manusia

• Tumbuhan

• Hewan

• Material Receptor

Sumber Emisi

Sumber Pencemaran Udara :

 Biogenik :

 letusan gunung berapi,

 dekomposisi biotik, etc.

 Antropogenik:

 transportasi,

 dan jenis konversi energi lainnya.

Sumber Biogenik-1

 Sumber pencemar alamiah  timbul

dengan sendirinya tanpa ada pengaruh dari aktivitas manusia

 Contoh :



meletusnya gunung berapi : pengemisian SO2, H2S, CH4, dan partikulat



kebakaran hutan : mengemisikan HC, CO, dan

partikulat berupa asap.

Sumber Biogenik-2

 Masalah terhadap kesehatan dan lingkungan dapat muncul sebagai akibat pengemisian

pencemar biogenik.

 Sumber biogenik bukan merupakan “main contributor” dalam kasus pencemaran udara perkotaan.

 Sumber pencemaran yang uncontrolled tapi

terjadi occasionally.

 Sumber statis :



cerobong industri



kawasan industri, dan lain-lain;

 tingkat dan laju pengemisian serta jenis

pencemar dari sumber statis sangat tergantung dari proses produksi yang ada dalam industri;

contoh :

industri semen  didominasi oleh partikulat.

Sumber Antropogenik-1

 Sumber bergerak : transportasi;

 jenis pencemar yang diemisikan

tergantung dari bahan bakar dan sistem ruang bakar yang digunakan

contoh :

mesin jet  didominasi oleh pengemisian gas NOx

Sumber Antropogenik-2

Penyebaran konsentrasi zat pencemar

 Dipengaruhi Faktor Meteorologi

Arah dan kecepatan angin , temperatur , tekanan , curha hujan , sinar matahari , stabilitas atmosfer dll .

 Topografi

Daerah cekungan , dataran rendah, pegunungan, lembah dll.

 Sumber emisi

Kendaraan bermotor , cerobong , pemukimam (

urban area) .

Klasifikasi zat pencemar udara-1



Berdasarkan kondisi fisiknya a. Partikulat ( debu , aerosol)

b. Gas ( CO, NOx , Hidrokarbon)



Berdasarkan proses pembentukannya a. Zat pencemar primer ,

zat pencemar yang ada di udara ambien berasal dari zat pencemar dari sumber emisi ( SO2, CO, H2S dll)

b.Zat pencemar sekunder

zat pencemar yang ada di udara ambient berasal dari hasil reaksi

kimia yang terjadi di udara ambien ( misalnya Ozon , H2SO4 , dll)

ZAT PENCEMAR UDARA PRIMER & SEKUNDER

Klasifikasi umum zat pencemar

 Partikulat

 Senyawa sulfur

( SO2, H2S, SO3, H2SO4, MSO4)

 Senyawa Nitrogen

( NO, NO2, NH3 , MNO3)

 Senyawa Carbon

( CO, CO2)

 Senyawa Organik

( Hidrokarbon , aldehide dll)

Zat Pencemar utama

 Debu ( Suspended particulate matter)

 Sulfur dioksida

 Karbonmonoksida

 Oksida-oksida nitrogen ( NOx)

 Hidrokarbon

 Oksidan ( ozon)

WAKTU RETENSI BERBAGAI GAS DI ATMOSFIR

Gas Waktu

Retensi Siklus

Ar -

Ne -

Kr -

Xe -

Tidak ada siklus

N

2

10

⁶

thn

O

₂

10 thn biologis dan mikrobiologis CH

₄

7 thn biogenik dan kimiawi

CO

₂

15 thn antropogenik dan biogenik CO 65 hari antropogenik dan kimia

H

2

10 thn biogenik dan kimiawi N

2

O 10 thn biogenik dan kimiawi

SO

2

40 hari antropogenik dan kimiawi

NH

3

20 hari biogenik, kimiawi, dan rainout NO + NO

2

1 hari antropogenik, kimiawi, dan

sinar/cahaya

O

3

? kimiawi

HNO

₃

1 hari kimiawi dan rainout H

₂

O 10 hari

He 10 thn Psiko-kimiawi

Reaksi kimia di atmosfer

 Berkaitan dengan siklus

a. oksida anorganik ( CO,CO2, NOx, SO2 ) b. Ozon

c. Reduktan ( CO, H2S, SO2) d. Senyawa organik

 Terjadi dalam fasa:

gas , liquid, dan fasa solid ( partikulat)

 Melibatkan interaksi anatara sinar matahari dengan

molekul zat pencemar .

Reaksi Atmosferik

Precursor Gases

(HCs, NOx, etc) sunlight

Products of Atmospheric

Reaction

(oxigenated HCs,

PAN, etc)

Pencemar Udara Partikulat

 Partikulat :

 Terbagi dua:



solid



liquid

 Ukuran : 0.0002 m - 500 m

 Komposisi :



organik



anorganik

Berbagai istilah untuk nama partikulat

No. Istilah Keterangan

1. Partikulat Berbagai bentuk solid atau liquid dengan ukuran 0,0002 – 500 µ

2. Aerosol Berbagai bentuk solid atau liquid dengan ukuran mikroskopis

3. Dust Bentuk solid dengan ukuran > ukuran koloid

4. Fly Ash Partikel halus dari hasil pembakaran yang mengandung sisa bahan bakar yang tidak terbakar.

5. Fog Aerosol yang terlihat

6. Fume Partikel yang terbentuk dari kondensasi dan reaksi kimia dengan ukuran < 1 µ

7. Mist ( kabut) Dispersi tetesan air dengan ukuran 0,001 -10 µ 8. Partikel Dispersi untuk solid dan liquid

9. Smoke Partikel halus yang berasal dari pembakaran 10. Soot Partikel-partikel karbon

11 Smog Campuran smoke dan fog

Pembagian ukuran partikulat

Perilaku partikulat



Diffusi

( partikel debu terdiffusi dalam gas)



Koagulasi

( partikel-partikel debu bersatu membentuk partikel yang lebih besar )



Scavenging

( Partikel debu terperangkap dalam liquid dan mengendap)



Sedimentasi

( partikel debu mengendap karena gaya gravitasi)



Kondensasi

( partikel debu berkondensasi dengan uap air



Adsorpsi

( partikel debu mengadsorpsi molekul gas pencemar di sekitarnnya

Perilaku partikulat di atmosfer

Jenis senyawa sulfur di atmosfer

 SO2 (Sulfur dioksida )

 SO3 (Sulfur trioksida)

 H2SO4 ( Asam sulfat)

 H2S ( Hydrogen disulfida)

 CH3S ( Metil sulfida

 CH3SCH3 ( dimetil sulfida)

 CS2 ( Carbon disulfida)

 COS ( Karbonil sulfida)

 CH3SSCH3 ( Metil disulfida)

Sifat SO2

 Gas tidak berwarna,

 Tidak mudah terbakar

 Mudah teroksidasi

 O + SO2 + (M) SO3 + (M)

 O3 + SO2 SO3 + O2

 NO2 + SO2 SO3 + NO

 NO3 + SO2 SO3 + NO2

 N2 O5 + SO2 SO3 + N2O4

REAKTIF SPESIES SULFUR DI ATMOSFER

Oksida-oksida Nitrogen

 N2 + O2 ---- 2 NO

 2 NO + O2 ---- 2 NO2

 NO2 + hv --- NO + O *

 3NO2 + H2O --- 2HNO3 + NO

SIKLUS NITROGEN GLOBAL :

biogenik

SIKLUS NITROGEN GLOBAL :

setelah dipengaruhi oleh aktivitas manusia

Karbonmonoksida (CO)

 Gas tidak berwarna

 Tidak berbau

 Sangat Stabil

 Waktu tinggal 2-4 bulan

 Sumbernya dari pembakaran tidak sempurna

 Mengalami penyisihan menjadi CO2 yang diserap oleh tumbuhan

CO + OH* --- CO2 + H*

Hidrokarbon

 Berbagai jenis hidrokarbon ( C1-C6)

 Dibedakan atas :

MHC = Methanic Hydrocarbon ( CH4)

NMHC = Non Methanic Hydrocarbon ( C2- C6)

THC = Total Hydrocarbon THC = MHC + NMHC

 Sebagai prekursor untuk reaksi smog fotokimia

Photochemical Smog

 Photochemical smog adalah fenomena pencemaran udara , yaitu terjadinya kabut yang berwarna

kecoklatan , banyak mengandung oksidan , yang

dihasilkan dari reaksi fotokimia antara NOx dengan hidrokarbon yang dikatalisis oleh sinar matahari

 Smog fotokimia mengandung :

NO2, O3 , H2O2 , Formaldehide, HNO3, Para Asil

NItrat ( PAN) dll.

Smog Fotokimia

 Timbul sebagai akibat terjadi reaksi fotokimia antara pencemar-pencemar udara, khususnya pencemar HC dan NOx dengan bantuan sinar matahari.

 Terbentuk smog (smoke + fog), contoh terkenal : LA smog.

 Dampak : iritasi terhadap mata dan kulit.

 Skala dampak : lokal dan regional.

Reaksi pembentukan smog fotokimia

Reaksi pembentukan smog fotokimia

Global Warming( Pemanasan Global)

 Terjadi sebagai akibat peningkatan emisi gas rumah kaca yang memiliki kemampuan berinteraksi dengan energi sinar gelombang infra merah yang dipantulkan oleh permukaan bumi .

 Selanjutnya molekul gas akan melepaskan energi tersebut dalam bentuk panas ke lingkungan

sekitarnya.

 Global warming berguna untuk menjaga agar tidak

terjadi perubahan temperatur yang drastis antara

siang dan malam

Global Warming

 Gas-gas rumah kaca : CO, CO ₂ , CH ₄ , N ₂ O, uap air , dan lain-lain.

 Efek global warming : climate change, peningkatan muka air laut, dll.

 Skala fenomena : global.

Penipisan Lapisan Ozon

 Timbul sebagai akibat penggunaan dan

pengemisian gas-gas yang memiliki stabilitas tinggi  CFC.

 CFC baru akan bereaksi dan reaktif di lapisan stratosfer, dimana terdapat lapisan ozon yang berguna untuk melindungi bumi dari sinar

gelombang pendek.

Ozon stratosfer sebagai filter UV

 Reaksi pembentukan ozon

O2 + hv --- O + O (  < 242,5 nm ) O2 + O ---- O3

O + O2 + M ---- O3 + M

 Reaksi penguraian ozon

O3 + hv ---- O2 + O (  < 325 nm )

Reaksi pengrusakan O3 oleh CFC

 CF2Cl2 + hv --- Cl * + CClF2

 Cl* + O3 --- ClO* + O2

 ClO* + O ---- Cl* + O2

1 molekul CFC dapat merusak ribuan molekul

ozon

KOMPOSISI PERILAKU OZON ATMOSFERIK

Hujan Asam

 Timbul sebagai akibat tingginya pengemisian pencemar udara, khususnya SO ₂ dan NOx.

 Proses oksidasi di atmosfer mengakibatkan gas-gas tersebut berubah menjadi H ₂ SO ₄ dan HNO3

 meningkatkan keasaman air hujan

(deposisi basah).

Hujan Asam

 Dapat pula terjadi dalam bentuk deposisi kering  terperangkap dalam bentuk partikel.

 Skala fenomena : regional hingga global.

PENYEBARAN HUJAN ASAM DI KOTA-KOTA

BESAR DI INDONESIA