PAPER

Metode Gravimetri dalam Alat High Volume Air Sampler (HVAS)

Sebagai Cara Kuantitatif Mengukur Kualitas Debu dalam Udara

Diajukan untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Kimia Analisis

Fildzah Alfita Qosthalani

1306444415

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MIPA

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2014

1

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa

karena atas berkah dan limpahan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan paper

ini dengan tepat waktu.

Paper ini berjudul "Metode Gravimetri dalam Alat High Volume Air

Sampler Sebagai Cara Kuantitatif Mengukur Kualitas Debu dalam Udara" yang

ditujukan untuk memenuhi tugas akhir mata kuliah Kimia Analisis yang diajarkan

oleh Bapak Drs. Erzi Rizal Azwa dan Ibu Dita Arifa Nurani, M.Sc. Penulis

menyadari bahwa masih banyak kekurangan yang mendasar pada paper ini. Oleh

karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun berkaitan

dengan penulisan serta isi paper ini.

Terima kasih kepada berbagai sumber yang telah membuat tulisan

bermafaat sebagai referensi penulis. Semoga paper ini juga dapat bermanfaat bagi

khalayak umum yang sedang membutuhkan referensi terkait masalah yang

bersangkutan.

Depok, 29 Mei 2014

Penulis

2

DAFTAR ISI

Kata Pengantar

Daftar Isi

Bab I Pendahuluan

Bab II Pembahasan

Bab III Simpulan

Daftar Pustaka

3

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Pada zaman industri modern ini, sumber polusi semakin banyak

ditemukan. Tidak hanya pada lingkungan yang padat kendaraan seperti

Jakarta, tetapi juga pada wilayah industri yang sedikit banyak memberikan

dampak negatif pada kesehatan lingkungan. Hal ini membuat lingkungan

kehilangan kontrol dan mengalami pencemaran udara akibat kadar udara

yang tidak seimbang. Udara atmosfer yang dianggap seimbang

sesungguhnya terdiri dari 78% nitrogen; 20% oksigen; 0,93% argon;

0,03% karbon monoksida dan sisanya terdiri dari helium, neon, metan, dan

hidrogen.

Debu seringkali menjadi indikator pencemaran udara yang

digunakan untuk menunjukan tingkat bahaya baik terhadap lingkungan

maupun terhadap kesehatan dan keselamatan kerja. Untuk mengetahui

secara kuantitatif banyaknya partikel debu yang membahayakan tersebut,

debu yang dijadikan parameter disebut Particulat Matter 10 (PM10) yang

memiliki ukuran ≦10 mikron.

Saat ini beberapa wilayah seperti di kota Riau telah di pasang alat

ukur untuk mengetahui tingkat bahaya debu PM10 di sekitar. Pengukuran

kadar PM10 dilakukan dengan metode gravimetri dengan alat High

Volume Air Sampler. Prinsip kerjanya adalah dengan menentukan

konsentrasi debu yang ada di udara dengan pompa isap lalu di filter

kemudian dilakukan perhitungan matematis untuk mendapatkan kadar

debu di udara.

B. Rumus Masalah

Apakah hasil dari pengukuran PM10 dengan metode gravimetri

dapat digunakan sebagai parameter pencemaran udara yang akurat?

4

C. Tujuan

Mengenalkan alat high volume air sampler untuk mengukur

kualitas pencemaran udara

Mengetahui klasifikasi pencemar udara yang dapat diukur dengan

high volume air sampler

Menjelaskan cara kerja high volume air sampler sebagai alat ukur

konsentrasi debu pada wilayah yang diuji

5

BAB II

PEMBAHASAN

A. Partikel Debu Pencemar Udara

Udara adalah suatu campuran gas yang terdapat pada lapisan yang

mengelilingi bumi. Komposisi campuran gas tersebut tidak selalu konstan.

Komponen yang konsentrasinya paling bervariasi adalah air dalam bentuk

bentuk uap H2O dan Karbon Dioksida (CO2). Jumlah uap air yang

terdapat di udara bervariasi dari cuaca dan suhu.

Menurut Mukono (1997) Pencemaran udara adalah bertambahnya

bahan atau substrat fisik atau kimia kedalam lingkungan udara normal

yang mencapai sejumlah tertentu, sehingga dapat dideteksi oleh manusia

(atau yang dapat dihitung dan diukur) serta dapat memberikan efek pada

manusia, binatang, vegetasi, dan material. Selain itu pencemaran udara

dapat pula dikatakan sebagai perubahan atmosfer oleh karena masuknya

bahan kontaminan alami atau buatan ke dalam atmosfer tersebut.

Berdasarkan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 41

Tahun 1999, Pencemaran udara diartikan masuk atau dimasukannya

makhluk hidup, zat, energi, dan atau komponen lain ke udara dan atau

berubahnya tatanan udara oleh kegiatan manusia atau proses alam,

sehingga kualitas udara turun sampai ketingkat tertentu yang

menyebabkan udara menjadi kurang atau tidak dapat berfungsi lagi sesuai

peruntukannya. Beberapa komponen pencemar udara yang paling banyak

berpengaruh dalam pencemaran udara adalah komponen-komponen

berikut ini :

1. Karbon monoksida (CO)

2. Nitrogen Oksida ( NOx)

3. Belerang Oksida (SOx)

4. Hidrokarbon (HC)

5. Partikel (Fardiaz, 1992)

Jika dikaitkan dengan bahan pencemar udara, debu sering

dijadikan salah satu indikator pencemaran yang digunakan untuk

6

menunjukan tingkat bahaya baik terhadap lingkungan maupun terhadap

kesehatan dan keselamatan kerja. Debu adalah zat padat yang berukuran

0,1 – 25 mikron. Debu termasuk kedalam golongan partikulat. Yang

dimaksud dengan partikulat adalah zat padat/cair yang halus, dan

tersuspensi diudara, misalnya embun, debu, asap, fumes dan fog.

Partikulat ini dapat terdiri atas zat organik dan anorganik (Slamet,2000)

Debu merupakan salah satu bahan yang sering disebut sebagai

partikel yang melayang di udara (Suspended Particulate Matter/SPM)

dengan ukuran 1 mikron sampai 500 mikron. Suspended partikulat adalah

partikel halus di udara yang terbentuk pada pembakaran bahan bakar

minyak. Terutama partikulat halus yang disebut PM10. Particulat Matter

10 (PM10) adalah partikel debu yang berukuran ≤ 10 mikron.

Secara fisik debu atau particulate dikategorikan sebagai pencemar

yaitu dust udara aerosol. Debu terdiri dari 2 golongan, yaitu padat (soll)

dan cair (liquid). Debu yang terdiri dari partikel-partikel padat dapat

dibedakan menjadi 3 macam:

1. Dust

Dust terdiri dari berbagai ukuran mulai dari yang submikroskopik

sampai yang besar. Debu yang berbahaya adalah ukuran yang bisa terhirup

ke dalam sistem pernafasan, umumnya lebih kecil dari 100 mikron dan

bersifat dapat terhirup ke dalam paru-paru.

2. Fumes

Fumes adalah partikel padat yang terbentuk dari proses evaporasi

atau kondensasi, pemanasan berbagai logam, misalnya menghasilkan uap

logam yang kemudian berkondensasi menjadi partikel-partikel metal

fumes misalnya, logam (Cadmium) dan Timbal (Plumbum)

3. Smoke

Smoke atau asap adalah produk dari pembakaran bahan organik

yang tidak sempurna dan berukuran sekitar 0,5 mikron. Sedangkan

partikel cair disebut dengan mist atau fog (awan) yang dihasilkan melalui

proses kondensasi atau aromizing, contoh sederhana hair spray atau obat

nyamuk semprot.

7

B. Mengenal High Volume Air Sampler dengan Metode Gravimetri

High Volume Air Sampler (HVAS) adalah peralatan yang

digunakan untuk pengumpulan kandungan partikel melalui filtrasi,

sejumlah besar volum udara di atmosfer dengan memakai pompa vakum

kapasitas tinggi, yang dilengkapi dengan filter dan alat control laju alir.

Prinsip kerja dari high volume air sampler dengan metode

gravimetri adalah menentukan konsentrasi debu yang ada di udara dengan

menggunakan pompa isap. Udara yang terhidap disaring denga filter,

sehingga debu yang ada di udara akan menempel pada filter tersebut.

Berdasarkan jumlah udara yang terhisap dan berat debu yang menempel

pada filter, akan diketahui konsentrasi debu yang ada di udara.

Pengukuran konsentrasi partikel yang melayang di udara

menggunakan metode gravimetri dengan metode berikut :

Pemilihan Filter

Secara umum, pemilihan filter bergantung terhadap pengujian. Hal

yang penting untuk diperhatikan adalah penentuan seleksi dan pemakaian

karakteristik. Adapun beberapa macam filter yang umum digunakan

adalah sebagai berikut:

1. filter serat kaca

2. filter fiber silika

3. filter selulosa

filter serat kaca dapat dipilih untuk contoh uji dengan kelembaban

tinggi. Filter serat kaca dipilih karena dapat mengumpulkan partikel

dengan kisaran diameter 0,1µm – 100 µm. adapun efisiensi pengumpulan

berkisar 99,95 % untuk ukuran partikel 0,3 µm.

Perhitungan Konsentrasi

Konsentrasi Total Suspended Particulate (TSP) di udara dapat

dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

Dengan keterangan:

8

[C] = konsentrasi Total Suspended Paticulate (TSP) di udara

ambient (µg/m3)

Mt = berat filter setelah pengambilan sampel udara (µg)

M0 = berat filter bersih atau sebelum pengambilan sampel

udara (µg)

T = lama pencuplikan atau pengambilan sampel (jam)

V = laju pencuplikan atau pengambilan udara (m3/jam)

Kemudian konsentrasi yang diperoleh dari persamaan tersebut

dikonversi ke persamaan model konversi Canter untuk mendapatkan

konsentrasi yang setara dengan konsentrasi partikulat di udara dengan

waktu pencuplikan atau pengukuran selama 24 jam. Berikut adalah

persamaan konversi Canter:

Dengan keterangan sebagai berikut:

C1 = konsentrasi udara rata-rata dengan waktu pengambilan

sampel selama 24 jam (µg/m3)

C2 = konsentrasi udara rata-rata hasil pengukuran dengan lama

pengambilan sampel selama t2 jam. Dalam hal ini, C2 = [C]. (µg/m3)

t1 = 24 jam

t2 = lama pengambilan sampel (jam)

p = faktor konversi dengan nilai antara 0,17 dan 0,2

Dalam percobaan alat high volume air sampler yang pernah diuji

oleh sekelompok mahasiswa teknik lingkungan Universitas Indonesia pada

laporan praktikumnya “Cara Uji Partikel Tersuspensi Total Menggunakan

Peralatan High Volume Air Sampler (HVAS) Dengan Metode

Gravimetri”, didapatkan bahwa :

1. Konsentrasi total partikel tersuspensi pada Lab. Beton dan

Material berdasarkan pengukuran salama 1 jam adalah sebesar

9

41,88 µg/m3, ekuivalen dengan nilai 29,41 µg/m3 pada

pengukuran 8 jam

2. Berdasarkan standar baku mutu udara ambient dalam ruangan

yang diatur di dalam Peraturan Gurbenur Provinsi DKI Jakarta

No.52 Tahun 2006 tentang pedoman pengedalian pencemaran

udara dalam ruangan, konsentrasi TSP di ruangan lab beton

masih memenuhi standar baku mutu udara ambient yang

berlaku, sehingga masih cukup aman untuk orang yang

melakukan kegiatan di dalamnya.

10

BAB III

SIMPULAN

A. Simpulan

Metode gravimetri yang diterapkan pada alat high volume air

sampler untuk mengukur kualitas debu dalam suatu daerah adalah dengan

menghisap udara sekitar dengan cara filtrasi lalu jumlah partikel yang

terakumulasi dalam filter dianalisa kandungannya dengan gravimetrik.

Hasil analisis yang diperoleh kemudian dapat dijadikan sebagai tolak ukur

tingkat pencemaran udara dalam lingkungan tersebut.

B. Saran

Dalam membuktikan bahwa udara suatu wilayah tidak tercemar,

cukup tercemar, atau sangat tercemar, metode gravimetri merupakan cara

yang akurat untuk memutuskannya. Pada umumnya, tidak ada kekurangan

dalam metode gravimetri alat HVAS tersebut, namun metode ini dapat

dibilang manual dan memerlukan keakuratan yang tinggi. Sehingga perlu

ada improvisasi suatu alat yang dapat dengan otomatis menganalisis kadar

debu dalam suatu wilayah yang diteliti.

11

DAFTAR PUSTAKA

1. Dewi Aprianti, Hermawati W., Osha Ombasta, dan Zahra Mediawaty. Laporan

Praktikum : Cara Uji Partikel Tersuspensi Total Menggunakan peralatan High

Volume Air Sampler (HVAS) dengan Metode Gravimetri. 2010. Universitas

Indonesia : Depok.

2. Teguh Prayudi dan Joko Priyatno Susanto. Kualitas Debu dalam Udara Sebagai

Dampak Industri Pengecoran Logam Ceper. 2010. Jurnal Teknologi Lingkungan

3. Fanji Avrianto. Skripsi : 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. 2011.

Universitas Sumatera Utara : Medan.

4. U.S. Environmental Protection Agency. Compendium of Methods for the

Determination of Inorganic Compounds in Ambient Air. 1999. United State of

America : Cincinnati