mk : penyehatan udara a · atmosfir - terbentang pd ketinggian 80 s.d. 1000 km-suatu sistem dinamis...

MK : Penyehatan Udara A

By : Zulfikar Ali As, SKM, M.T.

Kesling 2015

SUSUNAN UDARA NORMALSecara umum udara disusun oleh gas-gas sbg berikut :

Gass By Volume of dry air ppm

Nitrogen

Oxygen

Argon

Carbon dioxyde

Neon

Helium

Krypton

Ozone

78,08

20,95

0,93

0,0325

0,0018

0,0005

0,0001

0,00002

325 (in 174)

18

5,24

1,14

0,2

ATMOSFIR

- Terbentang pd ketinggian 80 s.d. 1000 km

- Suatu sistem dinamis yg mengabsorbsi

padatan, cairan dan gas.

- Menyebar dan bereaksi di antaranya dg

berbagai substansi lain maupun secara

kimia/fisika.

- Komponen gas tersebar tidak merata, 99% pd

ketinggian 50 km, sisanya 50 – 100 km.

KARAKTERISTIK LAPISAN ATMOSFIR

1. Troposphere

- Lapisan terbawah

- Ketinggian 8 pd kutub dan 16 km pd ekuator

- Pencemaran udara secara luas terfokus pd lapisan ini, sedikit sekali menembus stratosphere

2. Stratosphere

- Lapisan di atas troposphere

- Ketinggian 12 – 50 km

- Sedikit mgd uap air & tidak berbentuk awan

- Komposisi gas sama, kuantitas hanya 15% dari total gas di atmosfir, mgd lebih banyak ozone`

- Radiasi UV melalui reaksi fotokimia memecah mulekul O2 menjadi atom O yang sangat reaktif dan bereaksi kembali dengan O2 membentuk ozone (oxidizing agent).

- Lapisan ozone terletak di ketinggian 15 s.d. 60 km (antara stratosphere & mesosphere).

- Konsentrasi max. 0,1 – 0,2 ppm tdp pada ketinggian 20 – 30 km.

- Berfungsi mengabsorbsi sejumlah besar sinar UV yang melaluinya melindungi biosphere dari radiasi UV yang merusak

KARAKTERISTIK LAPISAN ATMOSFIR

3. Mesosphere

- Ketinggian 50 s.d. 80 km dari muka bumi

- Tidak mgd uap air dan ozon, sedikit gas

4. Thermosphere

- Ketinggian ± 80 km dari muka bumi

- Gas berbentuk atom dan cenderung terpisah dlm lapisan-lapisan

- Oksigen dan Nitrogen (80 dan 115 km)

- Hidrogen dan Helium (500 km – 40.000 km)

- Konsentrasi gas semakin ke atas semakin berkurang (uap air dan ozon nihil pada 40.000 km)

5. Ionosphere

- Terletak pada lapisan mesosphere dan thermosphere

- Mengandung elektron bebas dan ion-ion akibat reaksi fotokimia dari radiasi sinar UV terhadap gas nitrogen dan oksigen.

- Gradient temperatur normal di troposphere turun 1°C (± 5,4°F) tiap kenaikan 300 m (± 1000 ft) sedang di stratosphere sebaliknya

- Variasi perubahan temperatur di troposphere mempunyai efek penting

- CO2 lemah mengabsorbsi gelombang pendek radiasi ultra violet namun sangat kuat thd gelombang panjang infra red terutama dari radiasi thermal bumi

- Dampaknya : mencegah sebaran infra red ke lapisan atmosphere yg lain membentuk selimut green house effect

- Peningkatan CO2 penyerapan meningkat refleksi ke bumi mempengaruhi semua siklus alam yg terdapat pd biosphere

SUMBER PENCEMARAN UDARA

1. Alam (natural source)

Kebakaran hutan, debu yg terbawa angin,

gunung berapi, serbuk sari dsb.

2. Manusia (Man Made source)

Industri, transportasi, pertanian,

perdagangan, pembangkit tenga listrik dsb.

PROSES PENCEMARAN UDARA

1. Gesekan (Attrition)

Dari yg sederhana seperti gesekan biola, ban mobil hingga yang kompleks seperti pemecahan partikel (sanding), pemotongan (grinding), pengeboran (drilling) dan penyemprotan (spraying).

2. Penguapan (Vaporization)

Yaitu perubahan dari fase cair ke gas baik akibat tekanan/panas maupun secara alami. Misalnya bahan-bahan yg bersifat volatile.

PROSES PENCEMARAN UDARA

3. Pembakaran (Combustion)

Terutama pembakaran bahan bakar fosil

(batubara, minyak, gas). Pembakaran

dapat berlangsung sempurna atau tidak

sempurna.

KLASIFIKASI PENCEMARAN UDARA

A. Menurut asal

1. Primary air pollution

Polutan yg menyebar dalam keadaan seperti semula (debu, senyawa organik, radioaktif, sulfur, nitrogen, karbon, halogen)

2. Secondary air pollution

Polutan primer yg bereaksi dengan senyawa lain setelah keluar dari sumbernya

SO3 + H2O H2SO4

B. Menurut fisik polutan

1. Particulate

- Aerosol

Partikel padat/cair yg mampu tetap tinggal di udara karena ukurannya yg kecil (<1 µm).

- Dust

Partikel padat yg berdiameter antara 0,1 - 1000 µm

- Fume

Partikel padat berdiameter antara 0,1 - 1 µm yg dihasilkan dr proses pencairan benda padat spt Pb

- Mist

Partikel cair berdiameter > 100 µm

- Smoke

Partikel padat/cair berdiameter < 1 µm

- Fog

Kondensasi uap air di udara

C. Menurut fisik polutan (lanjutan)

2. Gasses

- True Gass

Suatu zat yg keadaan fisiknya mempunyai sifat menyebar dan menempati ruang dimana zat itu berada.

Contoh : CO2, SO2, CH4.

- Vapor

Bentuk gas dari suatu zat pada tekanan dan suhu kamar yang umumnya berbentuk padat dan cair.

Contoh : Hidrokarbon, Bensin, Thinner

C. Menurut susunan kimia zat

1. Inorganik

Gas/partikulat yg tdk mgd unsur karbon, atau mgd unsur karbon namun tdk berkombinasi dengan hidrogen.

Contoh : CO, CO3, SO2, NO2.

2. Organik

Gas, vapor atau partikulat yg tersusun dari unsur karbon yg berkombinasi dengan hidrogen dan mungkin juga dg unsur-unsur inorganik lainnya.

Contoh : methane, benzen, ethylene

PENCEMAR UDARA UTAMA

1. Oksida karbon (CO, CO2)

2. Sulfur dan senyawa-senyawanya (SO2, SO3, SO4, H2SO4, H2S)

3. Nitrogen oksida (NO, NO2)

4. Photocemical oxydant (Ozon, formaldehyde, PAN)

5. Hydrocarbon

6. Flouride

7. Particulate (viable, nonviable, radioaktif)

8. Radioaktif

PENCEMAR UDARA UTAMA

MEKANISME PENCEMARAN UDARA

Meliputi tiga hal penting :

1. Sumber

2. Pergerakan polutan

3. Penerima

Pergerakan atmosfir ditentukan oleh :

1. Meteorologi

2. Topografi

Pergerakan polutan ditentukan

oleh meteorologi

Source Transport Recipient

Peranan Meteorologi dalam Pencemaran Udara

1. Efek dari energi matahari

Penting dalam hal pemanasan udara melalui

a. Radiasi

- Pemindahan panas/cahaya oleh gel. energi

- Kurang berperan dalam pemanasan udara

- udara tidak mengabsorbsi dan memancarkan kembali

sebagai energi panas

b. Konduksi

- Lebih penting dalam hal pemanasan atmosfir

- Pemindahan panas melalui kontak antara tanah

yang panas dengan molekul-molekul di atasnya

c. Konveksi

- Kunci utama dalam hal pemanasan atmosfir

- Pemindahan panas melalui pergerakan udara

Peranan Meteorologi dalam Pencemaran Udara

2. Terbentuknya angin

Bumi berputar secara kontinyu terhadap matahari siang dan

malam perbedaan tekanan angin. Pola hembusan angin ada

yang bersifat permanen atau musiman.

Contoh :

- Angin darat pada malam hari dan angin laut pada siang

hari

- Angin lembah dan angin gunung akibat pendinginan udara

pada lereng gunung

- Di kota bangunan menguap dan menahan panas pada

siang hari Heat Island pada malam hari

Peranan Meteorologi dalam Pencemaran Udara

3. Suhu dan ketidakstabilan udara

- Di troposphere semakin tinggi tempatnya maka

temperatur udara makin turun dengan angka tertentu

Adiabatic lapse rate. Setiap kenaikan 1000 ft temperatur turun

5,4°F

- Jika tiap kenaikan 1000 ft temperatur turun > 5,4°F disebut

Superadiabatic udara tidak stabil lebih menguntungkan

karena aliran udara cepat turun naik mempercepat penurunan

konsentrasi polutan

- Jika tiap kenaikan 1000 ft temperatur turun < 5,4°F disebut

Subadiabatic udara stabil

h (ft)

t (°F)

Normal

Cerobong

asap

Arah

polutan

Hubungan Kondisi Udara dengan Arah Polutan

h (ft)

t (°F)

Subadiabatic

Normal

CONING

h (ft)

t (°F)

Superadiabatic

Normal

LOOPING

Peranan Meteorologi dalam Pencemaran Udara

4. Mixing Depth

- Suatu expansi dimana udara panas naik &

bercampur dg udara yang lebih dingin di atasnya

sampai mencapai/menemukan titik persamaan udara

dan temperaturnya

- Dapat mencapai beberapa ribu ft tergantung kondisi

cuaca

- Penting utk menggambarkan batas paling atas

pencemaran polutan

Peranan Meteorologi dalam Pencemaran Udara

5. Inversi

- Lapisan udara dingin terkurung oleh lapisan udara yang

lebih panas di atasnya udara tidak bisa naik dan

bercampur.

- Berdampak negatif terhadap pola penyebaran polutan

karena menghambat penyebaran polutan

- Terdiri dr subsidence inversion & ground based inversion

Arah polutan

h (ft)

t (°F)

Inversion

Normal

FANNING

Peranan Meteorologi dalam Pencemaran Udara

a. Subsidence Inversion

Terjadi di atas lapisan udara yg mendapat pemanasan

secara adiabatic.

h (ft)

t (°F)

Inversion

Superadiabatic

FUMIGATING

Peranan Meteorologi dalam Pencemaran Udara

b. Ground Based Inversion

- Biasanya terjadi pada malam hari, saat permukaan bumi dingin

udara di atasnya juga dingin

- Makin tinggi temperatur udara makin panas

h (ft)

t (°F)

Inversion

Normal/

superadiabatic

LOFTING

h (ft)

t (°F)

Subsidence

inversion

Ground base

inversion

h (ft)

t (°F)

Inversion

TRAPPING

Inversion

Neutral

Pengaruh Topografi dalam Pergerakan Udara

1. Terjadinya angin darat dan angin laut

Siang hari : angin laut

Malam hari : angin darat Laut

Udara

dingin

Arah Polutan

Udara

panas

Laut

Udara

dingin

Arah Polutan

Udara

panas

Pengaruh Topografi dalam Pergerakan Udara

2. Downwash mechanism

Pengaruh Topografi dalam Pergerakan Udara

3. Pengaruh gunung dan lembah

Sinar matahari

Udara panas

Arah polutan

Udara dingin

Pengaruh Topografi dalam Pergerakan Udara

Sinar matahari

Udara panas

Arah polutan Agak dingin

Udara dingin

DAMPAK PENCEMARAN UDARA

DAMPAK PENCEMARAN UDARA

DAMPAK PENCEMARAN UDARA

DAMPAK PENCEMARAN UDARA