PENGUKURAN PM 2,5 DI JALAN C. SIMANJUNTAK DENGAN

INSTRUMEN BAM 1020

1) Pendahuluan

Polusi yang menjangkiti udara disekitar wilayah Daerah Istimewa Yogyakarta dapat

dikatakan cukup tinggi. Kegiatan perkotaan yang meliputi kegiatan di sektor pemukiman,

transportasi, komersial, industri dan sektor penunjang lainnya merupakan kegiatan yang

potensial dalam merubah kualitas udara perkotaan. Polusi udara bersifat bahaya, terutama

bagi kesehatan masyarakat. BMUA (Baku Mutu Udara Ambien) menyatakan ukuran

kadar zat, komponen yang ada atau yang seharusnya ada atau unsur pencemar yang

ditenggang keberadaanya dalam udara ambien. Konsentrasi parameter polusi udara misal

O3, CO, SO2, NO2, PM 2,5 dan PM 10 jika melewati batas BMUA dapat dikatakan

kualitas udara di tempat tersebut buruk dan tidak baik untuk kesehatan. BMUA

ditetapkan secara nasional atau daerah, untuk kawasan Daerah Istimewa Yogyakarta,

BMUA ditetapkan dalam Keputusan Gubernur No 153 Tahun 2002 yang memuat BMUA

tiap parameter polusi udara. Dari polutan-polutan yang tersebut, partikulat (partikel di

udara) menjadi polutan yang sangat penting karena dari beberapa studi yang pernah

dilakukan menunjukkan meskipun partikulat merupakan bagian terkecil dari total massa

polutan yang teremisikan ke atmosfer, tetapi pengaruh yang ditimbulkan lebih berbahaya

dari jenis polutan lainnya. Pengaruh tersebut antara lain membahayakan kesehatan

manusia, menurunkan kualitas lingkungan dan mempengaruhi kualitas material.

Partikulat adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan penyebaran partikel-

partikel padat dan partikel-partikel cair di atmosfer dalam kondisi normal. Untuk PM

(Particulate Matter) 2,5 adalah partikel halus (fine particles) yang berukuran lebih kecil

dari 2,5 μm. Untuk Baku Mutu Udara Ambien DIY PM 2,5 adalah 65 µg/m3 per 24 jam.

2) Tujuan Penelitian :

Mengukur konsentrasi PM 2,5 dalam udara ambien pada Jl. C. Simanjuntak

Yogyakarta dengan menggunakan instrumen BAM 1020.

3) Metode Sampling

Pengambilan sampel di Jl C. Simanjuntak tepatnya di titik lokasi lampu traffic light

depan Mirota Kampus. Pemilihan lokasi berdasarkan asumsi bahwa di lokasi tersebut

tingkat pencemaran cukup tinggi khususnya untuk PM 2,5. Sampel diambil pada Bulan

Maret 2013, selama 31 hari tersebut perhitungan siklus dimulai setelah tengah malam

setiap harinya, pita diadvance pada extra window untuk hari berikutnya. PM 2,5

dikumpulkan dan dianalisis dengan instrumen BAM 1020 setiap 1 jamnya dan dirata-rata

untuk 1 hari. Sampling dilakukan pada kondisi normal (tidak ada aktivitas puncak) dan

pada hari kering (tidak turun hujan), sehingga hasil pemantauan mewakili kualitas udara

ambien di lokasi sampling.

BAM 1020 dipasang pada suatu tiang setinggi 2 meter dan diletakkan di pembatas

jalan dengan posisi tidak terhalang benda-benda tinggi di sekitarnya. Sebelumnya tiang

tersebut dikondisikan sedemikian rupa seperti diberi pengaman dari hujan. Jarak antara

BAM 1020 dengan langit-langit pengaman tersebut tidak boleh kurang dari 8 inchi 20 cm.

Untuk Inletnya diletakkan berjarak minimal 1 m dari benda-benda yang dapat

mempengaruhi aliran udara. Selama periode sampling masuknya udara berdebu yang

ditarik oleh pompa external . Kepala Inlet khusus PM2,5 mengalihkan partikel yang

diameternya lebih besar 2,5 µm.

Gambar Instrumen BAM 1020

4) Metode Analisis Sample

Untuk menganilisis sample digunakan instrumen BAM-1020 bersumber dari Carbon-

14 yang mempunyai intensitas 60 µCi. Ketika electron berenergi besar dipancarkan dari

peluruhan radioaktif 14C (Carbon-14) yang berinteraksi dengan materi-materi di

sekitarnya,mereka kehilangan energi dan dalam kondisi tertentu diserap oleh materi lain.

Energi besar electron ini dilepaskan dengan peluruhan radioaktif yang dikenal dengan

sinar beta dan proses ini dikenal dengan attenuasi (peluruhan) sinar beta. Ketika suatu

materi diletakkan antara sumber radioaktif 14C dan alat deteksi sinar beta, maka sinar

diserap dan atau energinya berkurang. Hasilnya adalah pengurangan jumlah partikel beta

yang terdeteksi. Besarnya jumlah pengurangan partikel beta yang terdeteksi adalah fungsi

dari massa penyerapan materi antara sumber beta 14C dan detector.

Jumlah dari partikel beta yang melewati materi penyerap seperti debu yang

mengendap pada pita penyaring, penurunan exponensial terdekat dengan massa yang

banyak melewati. Persamaan 1

I=Ioe-µx

Pada persamaan 1, I adalah pengukuran intensitas sinar beta (perwaktu), dari attenuasi

sinar beta (debu yang mengendap pada pita penyaring), Io adalah pengukuran intensitas

sinar beta dari unattenuasi sinar beta (pada pita penyaring bersih), µ adalah penyerapan

cross section dari materi yang menyerap sinar beta (cm2/g), dan X densitas massa dari

materi yang diserap (cm2/g). Persamaan 1 sangat mirip dengan hukum Lambert-Beers,

yang digunakan pada analisa spektrometri. Hukum Lambert-Beers adalah suatu idealisasi

dari apa yang sebenarnya teramati. Persamaan 1 juga merupakan idealisasi sederhana dari

proses yang sebenarnya bermaksud untuk menyederhanakan hubungan matematika.

Bagaimanapun, pengukuran experimental menunjukkan pengukuran desain monitor yang

tepat, seperti BAM-1020. Penggunaan persamaan ini menunjukkan tidak adanya

kesalahan substansial. Persamaan 1 bisa disusun ulang untuk menemukan X, densitas

massa dari materi yang terserap, kondisi ini ditunjukkan pada Persamaan 2.

−1t

ln[ 1 ][I 0 ]

=1t

ln[ I0 ]I

=x

Pada prakteknya, penyerapan cross section secara praktek dijabarkan selama proses

kalibrasi I dan Io yang sudah secara experimental terukur maka memudahkan untuk

mencari X, prediksi densitas massa. Pada prakteknya, udara ambient diposisikan pada

sebuah nilai aliran konstan (Q) untuk waktu tertentu Δt.

Sample udara ini melalui sebuah penyaring area permukaan A. X, densitas massa dari

partikel yang terkumpul yang telah dijelaskan yang sangat mungkin untuk menghitung

ambient concentration dari materi kecil (µg/m3) dengan Persamaan 3.

C= AQ ∆ tt

Pada Persamaan 3, c adalah Konsentrasi partikel ambient (µg/m3), A adalah area

cross sectional pada permukaan pita dimana debu-debu diendapkan, Q adalah nilai pada

materi partikulat yang dikumpulkan pada pita penyaring (lt/mnt), dan Δt adalah waktu

pengambilan sampel (menit). Penggabungan semua persamaan pada pernyataan akhir

pada konsentrasi particulate ambient dalam kondisi dari kuantitas pengukuran ditujukkan

pada Persamaan 4.

C= AQ ∆ tt

ln( I 0

I )Kunci sukses dari pernyataan peluruhan beta adalah karena di dalam bagian dari

fakta yaitu penyerapan cross section hampir insensitive untuk sifat dari materi yang

diukur. Ini membuat BAM-1020 sangat sensitif untuk komposisi kimia dari materi yang

sedang dikumpulkan. Hal ini mengatur untuk menampilkan propagasi konvensional dari

analisa kesalahan pada Persamaan 4. Sama dengan di atas, kita dapat mengembangkan

persamaan untuk kesalahan pengukuran relative (σc/c) sebagai fungsi dari ketidakpastian

dalam masing-masing parameter yang menyusun Persamaan 4. Hal ini mengacu pada

Persamaan 5.

( σcc )=√ σA2

A2 +σQ2

Q2 +σt 2

t 2 +σμ2

μ2 +σI 2

I2ln [ I

I 0 ]2 +

σ I 02

I 02ln [ I

I 0 ]2

Inspeksi dari Perasamaan 5 mengungkapkan beberapa hal. Ketidakpastian relative

dari pengukuran (σc/c) berkurang sesuai dengan meningkatnya area cross sectional dari

pita penyaring (A), nilai aliran (Q), waktu sample (t), penyerapan cross section (μ), I dan

Io.

5) Metode Analisis Data

Untuk menganalisis data, digunakan data hasil penempatan BAM di Jl. C.

Simanjuntak dan dihitung selama 1 bulan setiap harinya. Data diambil dari hari ke 1

sampai hari ke 31 pada Bulan Maret 2013. Dari data-data tersebut dihitung konsentrasi

PM 2,5 yang terdapat dalam udara ambien di Jl. C. Simanjuntak dan selanjutnya

dihubungkan dengan nilai BMUA DIY.

Tabel. Konsentrasi PM2,5 rata-rata harian Jl. C. Simanjuntak Yogyakarta ( µg/m 3 ) pada

Bulan Maret 2013

TanggalKonsentrasi PM 2,5

Rata-rata harian

Maximum Harian

Minimum Harian

1 39 111 202 38 67 203 27 39 164 31 44 195 37 53 156 47 92 207 53 96 248 71 118 279 66 123 2310 50 75 2711 65 119 3512 33 48 1713 38 59 1514 39 56 2615 60 124 1916 60 96 2817 46 69 2118 50 97 2819 44 121 2020 67 160 2821 49 75 2722 56 96 2823 53 130 3324 69 146 2925 54 126 2726 50 85 3327 69 150 3328 74 166 3429 43 67 2830 40 73 2731 37 50 23

Digambarkan dalam grafik di bawah ini :

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 310

20406080

f(x) = 2.49654377880184 xR² = 0.78182165087808

Konsentrasi PM 2,5 Rata-rata Harian

Konsentrasi Rata-RataLinear (Konsentrasi Rata-Rata)

Tanggal pada Maret 2013

Kons

entr

asi P

M 2

,5

Gambar Konsentrasi PM 2,5 rata-rata harian Jl. C. Simanjuntak Yogyakarta ( µg/m3 )

pada Bulan Maret 2013

Dari data hasil pengambilan sampel di udara ambien tersebut kemudian dihitung

konsentrasi PM 2,5. PM 2,5 yang terkandung di udara menempel pada filter, makin lama

makin banyak dan ini yang mengurangi intensitas daripada sinar Beta. Penyinaran sinar

beta pada filter dan merupakan banyaknya massa partikel mengikuti hukum Lenard’s :

m=Fcal . ln ( I 0

I )M = penambahan massa partikel ( µg )

Fcal = faktor kalibrasi (diukur pada saat kalibrasi)

Io = sinar beta pada filter kosong

I = sinar beta pada filter termuati

Konsentrasi partikel dihitung :

C= mV t

C : konsentrasi (µg/m3 )

V : pengukuran aliran udara ( m3/h )

T : waktu ( h )

Kemudian dihitung rata-rata harian konsentrasi PM 2,5 Jl. C. Simanjuntak

Yogyakarta adalah 50 µg/m3 per 24 jam.

6) Interpretasi Data

Berdasarkan Keputusan Gubernur DIY No. 153 Tahun 2002 tentang Baku Mutu Udara

Ambien Daerah Di Propinsi Daerah Istimewa Yogyakarta untuk PM 2,5 adalah 65 µg/m3 per

24 jam. Dari perhitungan data, didapatkan konsentrasi PM 2,5 di Jl. C. Simanjuntak

adalah 50 µg/m3 per 24 jam. Hasil ini masih di bawah batas baku mutu yang ditetapkan.

Angka di bawah BMUA menunjukkan bahwa konsentrasi PM 2,5 pada udara ambien di

Jl. C. Simanjuntak masih taraf aman dan tidak memberi efek negatif besar yang dapat

mengganggu makhluk hidup. PM 2,5 ini bisa berasal dari kendaraan bermotor yang padat

setiap harinya ataupun dari sumber-sumber lain. Jl. C. Simanjuntak termasuk pusat

keramaian, terutama pada perempatan di depan Mirota Kampus. Hal ini disebabkan,

kawasan yang dekat dengan Universitas Gadjah Mada sehingga banyak aktivitas di

sekitar jalan tersebut. Aktivitas manusia terutama yang berhubungan dengan kendaraan

bermotor akan menyebabkan polusi udara, misalnya Pb, SO2, CO2, CO, NO2 dan material

padat seperti PM 2,5 dan PM 10.

7) Saran

Dari hasil pengolahan data didapatkan konsentrasi PM 2,5 dibawah BMUA, namun

angka 50 µg/m3 per 24 jam termasuk angka yang tinggi. Sebaiknya untuk mengantisipasi

terjadinya polusi yang lebih parah, Pemerintah DIY segera melakukan upaya-upaya yang

berkaitan dengan mengurangi polutan di daerah Yogyakarta. Langkah ini ditempuh

dengan misalnya menggencarkan kampanye pengurangan polusi dari kendaraan bermotor

dengan bersepeda atau berjalan kaki, kemudian bisa melalui pembatasan kepemilikan

kendaraan, dan juga dilakukan penanaman pohon perindang jalan. Langkah ini perlu

secepatnya dilaksanakan mengingat semakin menurunnya jumlah pohon disepanjang

jalan kota.

8) Daftar Pustaka

-, 1999. Particulate Matter (PM 2,5) Speciation Guidance Final Draft Edition 1. US :

EPA

Kustanto, Budi. 2010. Prinsip Hambiran Sinar Beta untuk Mendeteksi Konsentrasi Debu PM 10

pada Alat BAM 1020. Skripsi. Program Pendidikan Fisika Instrumentasi Fakutas MIPA

Universitas Indonesia.

Keputusan Gubernur DIY No. 153 Tahun 2002. Baku Mutu Udara Ambien Daerah Di Propinsi

Daerah Istimewa Yogyakarta. Yogyakarta.