di area industri pt semen gresik di tuban oleh :...

SIMULASI POLA PENYEBARAN PARTICULATE MATTER 10 (PM10) DI AREA INDUSTRI PT SEMEN GRESIK DI

TUBAN

Oleh : Mashuda

Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Basuki Widodo, M.Sc.

LATAR BELAKANGUdara merupakan faktor yang penting dalam kehidupan, namundengan meningkatnya pembangunan fisik kota dan pusat – pusatindustri, kualitas udara telah mengalami perubahan

Perubahan lingkungan pada umumnya disebabkan pencemaranudara

Salah satu bahan pencemar udara adalah debu yang mempunyaidiameter kurang dari 10 μm biasanya disebut denganParticulate Matter 10 (PM10)

Salah satu sumber PM10 yaitu proses industri semen di areaindustri PT Semen Gresik di Tuban

PM10 berbahaya bagi kesehatan manusia

PM10 juga dapat mengakibatkan kematian

LATAR BELAKANG

Perlu peneletian untuk mengetahui tingkat pencemaran danpola sebaran PM10 di area Industri PT semen Gresik diTuban

Dalam penelitian sebelumnya, sutini (2009) menggunakanGaussian Box models untuk memodelkan pola sebaranSO2 .

Dalam penelitian tesis ini digunakan Gaussian Box modelsuntuk memodelkan pola sebaran PM10 di area industriPT Semen Gresik di Tuban.

1. Bagaimana model Gaussian Box dapatdikontruksikan dalam pemodifikasian modelmatematika dari pola penyebaran ParticulateMatter 10 (PM10) di kawasan industri PTSemen Gresik di Tuban ?

Rumusan Masalah

2. Bagaimana pola penyebaran Particulate Matter 10(PM10) di kawasan industri PT Semen Gresik diTuban ?

Tujuan Penelitian

Mengetahui tingkat pencemaran dan polapenyebaran Particulate Matter 10 (PM10) dikawasan industri PT Semen Gresik di Tuban

Manfaat Penelitian

1. Memberikan informasi mengenai konsentrasi danpola penyebaran Particulate Matter 10 (PM10) dikawasan industri PT Semen Gresik di kabupatenTuban.

2. Sebagai referensi untuk peneliti selanjutnya.

KAJIAN PUSTAKA

1. Particulate Matter 10 (PM10)

Particulate Matter 10 (PM10) merupakan partikulat yangmemiliki diameter kurang dari 10 µm.

Particulate Matter 10 (PM10) terdiri dari aluminosilikatdan oksida lain dari unsur kerak dengan sumber utamatermasuk debu yang berasal dari jalan, industri,pertanian, konstruksi, pembongkaran gedung, dan debuterbang dari pembakaran bahan bakar fosil.

Particulate Matter 10 (PM10) menyebar pada jarakbervariasi mulai kurang dari 1 km sampai 10 km

2. Dipersi Partikulat

Pada dasarnya perpindahan massa partikulat merupakanpengendapan secara gravitasi.

Kecepatan mengendap partikulat ditentukan olehkarakteristik partikulat dan percepatan grafitasi denganrumus sebagai berikut (Nurhayati, 2000):

(

Dengan= kecepatan mengendap partikulat (m/dt),

g =percepatan gravitasi (m/dt2)

dp= diameter partikel ( )= densitas partikel (gr/cm)

= viskositas dinamis udara ( )

3. Model Gaussian BoxModel Gaussian Box merupakan pendekatan modeldisperse dengan membangun model matematikaberdasarkan persamaan konsentrasi polutan.

Model Gaussian Box menggunakan persamaan disperseGauss sebagai dasar algoritma dengan asumsi kondisitunak.

Dalam penerapannya, model Gaussian Box membutuhkandata masukan yaitu data karakterisitik sumber emisiyang meliputi : koordinat sumber emisi, laju danpercepatan emisi pencemar udara, ketinggian fisikcerobong, temperatur gas keluar dan diameter cerobongdan data metereologi meliputi : Eksponen p untukpenentuan profil angin, stabilitas atmosfer, kecepatan danarah angin dan temperatur udara

Tahapan Penelitian

Metodologi Penelitian

Identifikasi Masalah

Dalam tahap ini langkah yang dilakukan adalahmencari topik yang akan dikaji, mencari literatur-literatur yang berhubungan dengan penelitiantesis.

Data

Dari PT Semen Gresik :Banyaknya cerobong, data fisik cerobong, koordinatemisi, laju emisi pencemar udara dan temperaturpartikel yang keluar.

Data dari BMKG Tanjung perak Surabaya:Data Metereologi Kabupaten Tuban

MODIFIKASI MODEL

PersamaanAdveksi

Persamaan kontinuitas

Transportasi Reynold

Volume kendali

Model

Solusi Model

MODIFIKASI MODEL MATEMATIKA

Model yang digunakan dalam penelitian inimerupakan pengembangan dari persamaan adveksiberikut (Jerald, 1996):

Dengan J menyatakan laju perpindahan massa , adalahkecepatan aliran rata – rata, A adalah luas penampangmelintang , dan C adalah laju alir konsentrasi polutan.

U

Lajuperubahanmassa yang ada padavolume kendali

Massa bersih fluks yang masuk dan keluar melalui permukaan kendali

Massa yang dihasilkanoleh sumberdalam volume kendali.

+ =

Persamaan kontinuitas (Munson, 2004):


Teorema transportasi Reynold (Munson, 2004):

Dengan integral pertama di ruas kiri Persamaan (4.2) menyatakan besarnya laju dari massa yang berada didalam volume kendali, integral kedua menyatakan lajunetto dari massa yang mengalir keluar melaluipermukaan kendali


MODIFIKASI MODEL MATEMATIKAPenyebaran particulate matter 10 di area industri PT SemenGresik dapat dipresentasikan dalam bentuk volume kendalidengan menggunakan prinsip kontinum yaitu :

Dengan laju massa adveksi yang masuk searah sumbu X adalah :

CuLaju Massa Masuk Laju Massa keluar

X

Y

Z

Gambar 1 . Proses Transportasi Massa

•

Laju massa adveksi yang masuk searah sumbu Y adalah :

Laju massa adveksi yang masuk searah sumbu Z adalah :

Kemudian diperoleh laju massa adveksi yang keluar searahsumbu X adalah :

Laju massa adveksi yang keluar searah sumbuY adalah :


Dan laju massa adveksi yang keluar searah sumbu Z adalah :

Sementara itu , laju perubahan konsentrasi partikel dalamvolume kendali adalah :

Dari persamaan di atas diperoleh laju netto massa alirankeluar searah sumbu X yaitu :


Dengan cara yang sama, diperoleh laju netto massa alirankeluar searah sumbuY yaitu :

Dengan cara yang sama pula didapat laju netto massa alirankeluar searah sumbu Z yaitu :

Dari (4.10), (4.11) dan (4.12) diperoleh laju netto massaaliran keluar :

Dari persamaan (4.9), (4.13) sesuai dengan hukum kekekalanmassa dalam volume kendali didapat :


1. Sistem dalam keadaan tunak (steady), karena sistem ( daerahpenelitian) yang digunakan dalam modeling adalah tetap ( tidak bergerak), sehingga volume kendali tidak terikatterhadap waktu. Karena itu .

2. Polutan bersifat non reaktif.3. Kecepatan angin pada arah X adalah konstan.

Selanjutnya diasumsikan :

Kemudian dibagi dengan sehingga diperolehpersamaan sebagai berikut :


Persamaan (15) diselesaikan dengan menggunakan syarat batassebagai berikut :1. Pada kondisi dimana untuk2. Pada kondisi dimana untuk , 3. untuk x > 0,

Selanjutnya diperoleh solusi dari persamaan (4.15) sebagaiberikut:

Pada dasarnya perpindahan massa partikulat merupakanpengendapan secara gravitasi. Kecepatan pengendapanpartkulat (Vt) merupakan parameter yang menentukanpergerakan partikulat ke bawah.

,


Kecepatan mengendap partikulat ini akan mempengaruhidispersi partikulat di atmosfer karena kecepatan mengendapini akan memberikan pengaruh pada kemampuan angin untukmendispersi partikulat sehingga pada Persamaan (4.30),elemen yang mengandung Z mendapat pengaruh darikecepatan . Dan dapat ditulis dengan :


Persamaan 4.32 adalah persamaan yang digunakan dalammenyusun program komputer untuk penelitian dalam tesis ini.

Hasil Simulasi Komputer

Gb.1 Pola sebaran pada bulan Januari Gb.2 Pola sebaran pada bulan Pebruari

Berdasarkan hasil running programdiketahui bahwa untuk bulan Januari2010 dengan kecepatan angin rata –rata 1,5432 m/s, arah angin rata – ratamenuju ke arah barat dengan kelasstabilitas atmosfer A , konsentrasitertinggi dari sebaran partikulat adalah0,1056467 mg/m3 terletak padakoordinat (-10,0)

Untuk bulan Pebruari 2010 dengankecepatan angin rata – rata 1,0288 m/s, arah angin rata – rata menujuke arah utara dengan kelasstabilitas atmosfer A , konsentrasitertinggi dari sebaran partikulatadalah 0,1038346mg/m3 terletakpada koordinat (0,11).


Gb.3 Pola sebaran Bulan Maret Gb.4 Pola sebaran pada bulan April

Untuk bulan April 2010 dengankecepatan angin rata – rata 1,0288m/s, arah angin rata – rata menuju kearah selatan dengan kelas stabilitasatmosfer A , konsentrasi tertinggi darisebaran partikulat adalah 0.1038346mg/m3 terletak pada koordinat (0,-11).

Untuk bulan Maret 2010 dengankecepatan angin rata – rata 1,0288 m/s,arah angin rata – rata menuju ke arahutara dengan kelas stabilitas atmosfer Akonsentrasi tertinggi dari sebaranpartikulat adalah 0.1038346 mg/m3

terletak pada koordinat (0,11).


Untuk bulan Mei 2010 dengankecepatan angin rata – rata 1,0288m/s, arah angin rata – rata menuju kearah timur dengan kelas stabilitasatmosfer B , konsentrasi tertinggidari sebaran partikulat adalah0,1319726 mg/m3 terletak adakoordinat (14,0)

Gb.5 Pola sebaran Bulan Mei Gb.6 Pola sebaran pada bulan Juni

Untuk bulan Juni 2010 dengankecepatan angin rata – rata 1,0288m/s, arah angin rata – rata menuju kearah timur dengan kelas stabilitasatmosfer A , konsentrasi tertinggidari sebaran partikulat adalah0,1038346 mg/m3 terletak padakoordinat (11,0).


Untuk bulan Juli 2010 dengankecepatan angin rata – rata 1,5432m/s, arah angin rata – rata menuju kearah timur dengan kelas stabilitasatmosfer A , konsentrasi tertinggi darisebaran partikulat adalah 0,1056467mg/m3 terletak pada koordinat (10,0)

Untuk bulan Agustus 2010 dengankecepatan angin rata – rata 1,5432m/s, arah angin rata – rata menuju kearah timur dengan kelas stabilitasatmosfer A , konsentrasi tertinggidari sebaran partikulat adalah0,1056467 mg/m3 terletak padakoordinat (10,0).

Gb.7 Pola sebaran Bulan Juli Gb.8 Pola sebaran pada bulan Agustus


Untuk bulan September 2010 dengankecepatan angin rata – rata 1,0288 m/s,arah angin rata – rata menuju ke arahtimur dengan kelas stabilitas atmosfer Akonsentrasi tertinggi dari sebaranpartikulat adalah 0,1038346 mg/m3


Untuk bulan Oktober dengankecepatan angin rata – rata 1,0288m/s, arah angin rata – rata menuju kearah tenggara dengan kelas stabilitasatmosfer A , konsentrasi tertinggi darisebaran partikulat adalah 0,1021398mg/m3 terletak pada koordinat (7,-8).

Gb.9 Pola sebaran Bulan September Gb.10 Pola sebaran pada bulan Oktober


Untuk bulan Nopember dengankecepatan angin rata – rata 1,0288 m/s,arah angin rata – rata menuju ke arahutara dengan kelas stabilitas atmosferB , konsentrasi tertinggi dari sebaranpartikulat adalah 0,1319726mg/m3


Untuk bulan Desember dengankecepatan angin rata – rata 1,0288 m/s,arah angin rata – rata menuju ke arahBarat dengan kelas stabilitas atmosferB, konsentrasi tertinggi dari sebaranpartikulat adalah 0,1319726 mg/m3

terletak pada koordinat (-14,0).

Gb.11 Pola sebaran Bulan Nopember Gb.12 Pola sebaran pada bulan Desember

KESIMPULAN

Dari hasil simulasi komputer dapat disimpulkan bahwasebaran Partikulat Matter 10 di area industri PT SemenGresik pada bulan Januari sampai Desember 2010mencapai konsentrasi tertinggi pada bulan Mei,Nopember dan Desember yaitu sebesar 0,1319726mg/m3 atau 131,972 µm. Konsentrasi tersebut masih dibawah ambang batas baku mutu udara ambien nasionaluntuk Particulate Matter 10 (PM10) sesuai PeraturanPemerintah No. 41 tahun 1999 yaitu sebesar 150 µm.

SARAN

Bagi peneliti selanjutnya di sarankan melakukanpenghitungan konsentrasi PM10 untuk daerah yangtidak datar serta menggunakan data primer.

DAFTAR PUSTAKAAgusgindo, S., Budi, H. H., (2007), Pengukuran Partikel Udara Ambien (TSP, PM-10, PM2,5) Di Sekitar Calon Lokasi PLTN Semenanjung Lemah abang, PusatTeknologi Limbah Radioaktif-Batan

Atkinson, R., Bremner, S., Anderson, H., Strachan, D., Bland, J.M., (1999), “Short- term Association between Emergency Hospital Admissions for Respiratory and Cardiovascular Disease and Outdoor Air Pollution in London”, Arch Environ health 54(6): 399-411

Baumbach, Gunter, (1996), Air Polution Control, Springer Verlag Berlin Haidelberg, New York.

Catalano, (1987), User’s Guide for RAM (Regulatory Air Models), 2nd edition

Fierro, M., (2000), Particulate Matter, www.airinfonow.org/pdf/Particulate Matter, diaksestanggal 20 Januari 2011.

G Sriram, N Krishna Mohan, V Gopalasamy, “Sensitivity Study Gaussian Dispersion Models”, Journal of scientific and industrial Research vol. 65 April 2006, pp. 321-324.

Heinson, R., J., Kabel, R., L., (1999), Source and Control Of Air Pollution, Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey .

Jerald, L., Achooner, Zehnder, A., (1996), Enviromnetal Modeling, Fate And Transport Of PollutansIn Water, Air And Soil, Departement of civil and enviromnetal engineering the university of Lowa, Awiley-interscience publication, John Wiley and sons.INC.

Munson, B,R., Young, D,F., Okishi, T,H.,(2004), Mekanika Fluida, Edisi keempat jilid1, PenerbitErlangga, Jakarta.

Nurhayati, U, 2000, Pemrograman Dispersi Pencemaran Partikulat (PM-10) Dari SumberTitik iTunggal Kontinu Berdasarkan Persamaan Gauss, Skripsi, JurusanTeknik Lingkungan, ITS, Surabaya.

Roemer, W., Hoek, G., Brunekreef, B., (1993), “Effect of Ambient Winter Air Pollution on Respiratory Health of Children with Chronic Respiratory Symptoms”, Am Rev Respir Dis; 147: 1187-124.

Schwartz, J., (1996), “Air Pollution and Hospital Admissions for Respiratory Disease”, Epidemiol, 7(1): 20-27.

Soedomo, M., (2001), Pencemaran Udara (Kumpulan Karya Ilmiah),Penerbit ITB, Bandung.

Soenarmo, S, H., (1999), Diktat Kuliah Meteorologi Pencemaran Udara, Penerbit ITB, Bandung

Sutini, (2009), Simulasi Model Matematika Dari Dispersi Pencemaran SO2 Di Kawasan IndustriPT. Petrokimia Gresik, Tesis, Jurusan Matematika, ITS, Surabaya.

Tjasyono, B., 2004, Klimatologi,Penerbit ITB, Bandung

Wark, K.,Warner, C., F., 1976, Air Pollution, Harper & Row Publisher, New York

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR PUSTAKAWoodruff, T., (1997), ”The Relationship between Select Causes of Postneonatalinfant Mortality and Particulate Air Pollution in the United States”, Environ Health Perspec, 105(6): 608-612.

TERIMA KASIH

di area industri pt semen gresik di tuban oleh :...

Documents