ISSN 0216.3128

313

Tigor Nauli

POLA SEBARAN POLUTAN DARI CEROBONG ASAP

Tigor NauliPuslit Infonnatika -UPI, Jalan Cisitu, Sangkuriang, Bandung 40135Tel. (022)2504711, Fax. (022)2504712, e-mail: tigor@lipi.go.id

ABSTRAKKeadaan kualitas udara di lingkungan industri ditentukan oleh emisi partikel yang keluar dari cerobong-cerobong asap pabrik. Partikel-partikel tersebut akan menyebar menjauhi cerobong searah angin dan jatuhmengotori area sekitamya. Luas jangkauan dan kadar cemaran pada area yang terkena polusi sangatlahbervariasi, bergantung pada laju buangan. dimensi cerobong. profit cuaca. dan topologi area tersebut.Tersedianya informasi awal ten tang kemungkinan tercemamya suatu daerah didekat kawasan industri padawaktu tertentu akan banyak membantu dalam antisipasi terhadap akibat. pengaturan lebih cennat prosesproduksi terkait, dan tindak pengawasan oleh instansi berwenang. lnfonnasi semacam ini dapat diperolehmelalui suatu teknik prediksi. Salah satu mode! yang dapat digunakan untuk menggambarkan polusi udarayang berasal dari satu sumber pencemar adalah kurva distribusi Gauss. Diasumsikan bahwa kadar polutanakan terdistribusi secara nonnal dalam arah ke samping dan dalam ayah jatuhnya ke pennukaan tanah.Kadar polutan tertinggi berada di sekitar sumbu sebaran dan terus berkurang dengan bertambahnya jarakdari sumber. Sebuah aplikasi komputer telah dibuat untuk membantu memvisualkan model sebaran polutantersebut. Komputer merekam data klasifikasi kestabilan atmosfir, menghitung parameter-parameterdistribusi, dan menyimpan sejumlah persamaan matematis terkait. Berdasarkan masukan laju emisi, tinggicerobong, kecepatan rata-rata angin, dan keadaan atmosfir. maka dapat diketahui kadar polutan padajarak-jarak tertentu dari sumber asal buangan. Dengan melakukan simulasi terhadap berbagai macamvariabel masukan, maka aplikasi komputer ini akan menghasilkan sejumlah prediksi polusi udara dalambentuk rota-rota sebaran polutan. Pola-pola sebaran yang dihasilkan akan berbentuk kontur lonjongdengan sejumlah seglnen yang mewakili selang tertentu dari kadar polutan pada suatu lokasi. Segmendipusat rota menggambarkan kadar tertinggi, sedangkan segmen lebih luar dalaln arah kosentrisInenunjukkan kadar yang lebih rendah. Dari pola-pola sebaran tersebut dapat dilihat letak dan daerah yangterkena cemaran terbanyak, jarakjangkauan polusi terjauh pada keadaan angin tertentu, pergeseran posisicelnaran terbesar dengan terjadinya perubahan cuaca, serra berkurang atau berlambahnya kadar polutandi lokasi cemaran terbanyak sesuai dengan perbedaan tinggi efektif emisi.

ABSTRACTAir quality in industrial area depends on the liature of particles emitted from the plume. The particles aretransported by the atmosphere away from the SfJurce and deposits at surroundings. Coverage area andpollutant concentration at contaminated areas will vary based on elnission rate, plulne stack, ,,'eatherprofile, and terrain. Forecasting of an area contaminated by industrial waste could help many parties inanticipating the effects, in improving the production process. and in imposing the policy by the authority.Such information can be created by prediction techniques. One of the models for illustrating the airpollution from a single point source is Gaussian dispersion curve. It assumed that pollutant concentrationwill distributed nonnally in vertical and downwind direction. The highest concentration of pollutants wouldbe in centerline and lower values as the distance further away from the source. A computer application hasbeen developed to assist modeling the pollutant dispersion. The program collects the atmospheric stabilityclassification, computes dispersion coefficients, and maintains the corresponding mathematical equations.When data of emission rate, plume stack, average wind speed, and atmospheric condition are available, thenthe prograln will infonn the concentration of pollutants in any distance from the source. By varying ininputs, the computer application produces numerous air pollution predictions as dispersion patterns. Thedispersion pattents form the elliptical contour with segments of pollutant concentrations. The centralsegment represents the highest concentration and the outer segments in concentric manner illustrate thelower concentration. The patterns exhibit the highest contaminated point, the longest distance in a specificweather condition, the moving of the highest contaminated point as ".eather changing, and the variety of

pollutant concentration by the effective stack height.

tersebut tidaklah mudah ditetapkan, karenasejumlah informasi masih harus dikumpulkan untukdapat 'menggambarkan' keadaan sebenarnya yangterjadi dilingkungan sumber emisi. Informasi yangperlu diketahui antara lain adalah: bagaimanaperilaku polutan setelah keluar dari cerobong,

PENDAHULUAN

D alam menentukan kualitas udara yang dapat

memenuhi standar tertentu diperlukan adanyasuatu bakuan tentang emisi buangan yang keluardari cerobong asap pabrik. Namun kedua hal

-

Prosldlng Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl NukllrP3TM-BATAN Yogyakarta, 27 Junl 2002

314 ISSN 0216-3128 Tigor Nauli

akan sarna harganya. Akan tetapi kadarnya akanberkurang sesuai dengan bertambahnya jarak,karena turbulensi atmosfir cenderung menyebarkanmaterial ke arab horizontal dan vertikal. Kadar rata-rata polutan pacta suatu titik akan berbandingterbalik terhadap lebar sebaran dan kecepatanangin.

Dalam sistem koordinat tiga-dimensi sepertiyang ditunjukkan pacta Gambar 1, terdapatcerobong pacta titik pusat, dengan jarak jatuhnyaasap dinyatakan oleh x, melebarnya asapdinyatakan oleh y, dan tinggi semburan asapdinyatakan oleh z.

bagaimana perkiraan kadar polutan di atmosfir,seberapa jauh polutan akan tersebar, daerah manasaja yang akan terkena polusi, dan berapa kadarpolutan di tempat yang tercemar. Kesemuanya initidaklah melulu bergantung pacta emisi buanganmelainkan erat pula hubungannya dengan keadaanatmosfir disekitarnya.

Pengetahuan dini tentang perilaku polutanyang keluar dari cerobong asap adalah pentinguntuk usaha antisipasi, preventif, dan regulasiterhadap akibat polusi udara. Saat ini, sejumlahmodel numerik telah dikembangkan untuk dapatmembantu memperkirakan informasi yangdibutuhkan tersebut.

Disini akan dibicarakan penerapan darimodel distribusi Gauss untuk memprediksi perilakupartikel yang keluar dari cerobong asap dalambentuk pola sebaran.

TINJAUAN PUST AKA

Y,-

"

'""""-

~

Gambar 1. Sistem koordinat sebaran asap. yangmemperlihatkan distribusi Gaussdalam arah horizontal dan vertikal.

Untuk mensimulasi aliran dan penyebaranpartikel di atmosfir maka telah dikembangkanbeberapa model numerik untuk dispersi, yaitu:model numerik statistik dan model numerik fisikoModel numerik fisik hanya cocok diterapkan untuk

menjelaskan perilaku partikel pacta terowonganangin (wind tunnel). Sedangkan model numerikstatistik lebih tepat digunakan untuk partikel yangtersebar di udara terbuka.

Diantara model numerik statistik ini, maka

model Gauss merupakan ekspresi yang palingumum digunakan karena memiliki solusi analitik,dibandingkan dengan model Euler atau modelLagrange [Beychok, 2001]. Model Lagrange dapatmenyatakan gerak partikel fluida dalam lintasanrumit yang mengalami turbulensi, tetapi hanyadapat diterapkan pacta daerah yang dekat dengansumber emisi. Model Euler dapat digunakan untukdaerah pergerakan partikel yang lebih jauhmeskipun ekspresi matematisnya tidak dapatdiselesaikan secara analitik, sehingga solusinumeriknya adalah sebuah grid (atau kotak-kotakberdimensi sarna) yang mewakili daerah yang

ditinjau.

Karena yang diperhatikan hanyalah persoalancemaran (terhadap penduduk dan ekosistem) pactapermukaan tanah, maka bentuk persamaan dispersiasap daTi Gauss menjadi kurang urn urn denganrnasuknya nilai z = O. sehingga:

H2 2

.(exp~)(exp~) (I)2crz 2cry

C(x,y)= ---~ ..Q

Model Dispersi Gauss

Model dispersi Gauss dapat menyatakansecara sederhana penyimpangan partikel di udara

terhadap waktu. Banyaknya polutan yangdikeluarkan secara tetap dari cerobong asap (Q)akan terbawa angin dengan kecepatan u daiam arahhorizontal (x) dengan kerapatan massa Q/u. Unlukpolutan yang tidak bereaksi, massa polutan yangterkandung dalam setiap volum dan setiap jarak

dimana:C(x. y)= kadar polutan di permukaan tanah pada

titik (x. y). I.1g/m3

x = jarak jatuhnya polutan. my = jarak horizontal dari sumbu sebaran. mQ = laju emisi polutan. g/detH = tinggi efektif emisi ( H = h + Ah.

dimana h = tinggi cerobong. dan Ah = tinggi

asap dari cerobong). mU = kecepatan rata-rata angin pada ketinggian

efektif emisi. m/det0")' = tetapan dispersi horizontal, m0", = tetapan dispersi vertikal. m

Prosldlng Pertemuan dan Presentasillmiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl NukllrP3TM-BATAN Yogyakarta, 27 Junl 2002

rigor Nauli315

Penurunan rumus untukpersamaan I, tidaklah dibahas disini.

memperoleh pacta kestabilan atmosfir. Prosedur umum yangdigunakan untuk memperkirakan tetapan dispersi,pertama kali dikemukakan oleh Pasquill (1961) dankemudian dimodifikasi oleh Gifford (1961).

O"y dan o"z menyatakan deviasi standar daTidistribusi Gauss dalam arah horizontal dan vertikal.

Sebanyak 68 persen daerah di bawah kurva Gaussberada pada selang ::t 0" daTi nilai rata-rata hitung.Semakin kecil nilai tetapan dispersi berarti semakin

sempit kurva Gauss yang terbentuk, dan puncaknya

menjadi semakin tinggi. Sedangkan hila nilai

tetapan dispersi semakin besar, rnaka terjadikebalikannya. Ketika jarak asap semakin menjauhisumber dalam arah angin, maka tetapan dispersinya

menjadi bertambah besar. lni mengakibatkan kurvaGauss menjadi kian melebar.

Tetapan dispersi horizontal dinyatakansebagai

0.8940' =ax (2:

sedangkan tetapan dispersi vertikal dinyatakansebagai:

0' z = CXd + f(3)

dimana tetapan Q, C, d, danfbervariasi pada setiapklasifikasi kestabilan atmosfir, seperti yangdiberikan pada Tabel 1. Jarak x dinyatakan dalamkilometer untuk menghasilkan O"y dan 0", dalammeter.

Tetapan Dispersi

Tetapan dispersi tersebut tidak sajamerupakan fungsi dari jarak tetapi juga bergantung

daTi 2 m/det (yang terukur pacta elevasi 10 m),membuat atmosfir menjadi 'sangat tidak stabil'

dengan tingkat kestabilan A. Sedangkan yangsangat berlawanan dengan keadaan ini adalahklasifikasi F, yang menyatakan atmosfir 'stabil',serta berkaitan dengan malam hari yang cerah (yang

langitnya tertutupi awan kurang dari 3/8), dengan

kecepatan angin permukaan kurang dari 3 m/det.

Klasifikasi Kestabilan Atmosfir

Perhitungan untuk menentukan tetapandispersi menyangkut 6 klasifikasi kestabilanatmosfir yang didasari pacta deskripsi kualitatif

kondisi lingkungan. Misalnya, keadaan siang hari

yang cerah dengan kedudukan matahari lebih tinggidari 600 di atas horizon dan kecepatan angin kurang

Tabel 2. Klasifikasi Kestabilan Atmosfir

Sian!! hariKecepatan anginpermukaan(m/det)a Sedang Lemah"

-

Banyak(?4/8)

-Bersih

(~ 3/8)F

-

A-Bf

BB-CC-D

~ I

<2 B

CCDD

2-3A

A-BB

C':

~

3-5 00

Prosldlng Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltlan Oasar IImu Pengetahuan den Teknologl NukllrP3TM-BATAN Yogyakarta, 27 Junl 2002

316 ISSN 0216 -3128 Tigor Nauli

maka diperlukan nilai p yang lebih besar. Tabel 4berikut ini memuat nilai p untuk berbagaikestabilan atmosfir.

Tabel 3. Nilai Eksponen p dar i Profit Angin padaTopologi Permukaan Datar dan TidakRata

Kestabilan Eksponen, pTidak Rata

0.150.150.200.250.400.60

Datar0.090.090.120.150.240.36

ABCD,gF

aKecepatan angin permukaan diukur pada 10m dialas permukaan tanah.

bHari cerah di musim panas dengan kedudukanmatahari lebih besar dari 600 di alas horizon.

cMusim panas dengan sedikit awan patah-patah,atau hari cerah dengan kedudukan matahari 35 -600 di alas horizon.

dSore hari, atau mendung di musim panas, atau haricerah dengan kedudukan matahari 15 -350 di atashorizon.

eOerajpt awan didefinisikan sebagai besarnya fraksilangit tertutupi awan.

fKondisi A -B, B -C, atau C -0, merupakan rata-rata dari keduanya.

Sumber: Peterson, 1978,

Keterangan: A = sangat tidak stabil, B = cukuptidak stabil, C = sedikit tidak stabil, D = netral, E =sedikit stabil, F = stabil. Bagaimanapun kecepatanangin, kelas D hams dipilih hila keadaan mendung,baik siang maupun malam.

BAHAN DAN METODA

Kegiatan penelitian yang dilakukan adalahmenyangkut ten tang penerapan model distribusiGauss pada berbagai variasi parameter masukan,presentasi sebaran polutan dalam bentuk grafik,serta menentukan kadar polutan maksimum di areatertentu. Seluruh perhitungan dan penyusunangrafik sebaran tersebut dikerjakan dengan bantuansebuah aplikasi komputer yang dikembangkansendiri.

Kecepatan AnginKecepatan angin umumnya menaik denganketinggian, sehingga perlu diperkirakan keadaanangin pada elevasi yang lebih tinggi dari standar 10meter anemometer di stasiun cuaca. Ekspresiberikut ini digunakan untuk mengkoreksi keceptanangin pada elevasi hingga beberapa ratus meter diatas permukaan tanah:

!:LZ2

(4)!!.!-=U2

dimana.

"\."2 = kecepatan angin pacta elevasi lebih tinggidan lebih rendah

ZI. Z2 = e!evasi yang !ebih tinggi dan yang !ebihrendah

= parameter tanpa dimensi yang bervariasidengan kestabilan atmosfir

p

Terdapat faktor ketidakpastian dalammemperkirakan nilai parameter p yang paling cocokuntuk suatu keadaan atmosfir. Semakin stabilatmosfir, semakin besar kecepatan angin seiringdengan kenaikan elevasi, maka semakin besar pulanilai p nya. Topologi permukaan jugamempengaruhi nilai p. Semakin kasar topologinya,semakin berbeda kecepatan angin di dekatpermukaan dan yang jauh di atasnya. Sehingga,dengan bertambahnya ketidakaturan permukaan

Pembuatan Aplikasi

Aplikasi penghitung dan penyusun grafiksebaran polutan dibuat dalam bentuk sebuahprogram kecil (yang disebut: Applet),menggunakan bahasa pernrograman Java [SunMicrosystems, 2000], dan dapat dijalankan padasebuah browser Web yang standar.

Komputer merekam data klasifikasikestabilan atmosfir berikut dengan tetapan-tetapanyang berkaitan dengannya (yaitu Tabel 1 ),menyimpan persamaan-persamaan matematis yangmenyatakan model sebaran yang dipilih (yaitupersamaan 1 hingga 4), serta menentukan tetapan-tetapan distribusi yang diperlukan.

Aplikasi ini terdiri dari dua bagian peraga,yaitu bagian masukan (yang ditempatkan disisikanan Window) dan bagian keluaran (yangditempatkan disisi kiri Window). Bagian keluaranterbagi lagi menjadi dua bidang yang bertumpukan,yang satu sebagai tempat untuk menampilkan hasilperhilungan kadar polutan, sedangkan yang lainnya

Proslding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl NuklirP3TM-BATAN YoQvakarta. 27 Juni 2002

Tigor Nauli ISSN 0216 -3128 317

sebagai tempat untuk menampilkan gambar ataupola sebaran polutan.. Perpindahan dari satu bidangke bidang lainnya dilakukan dengan meng-klik tag

yang bersangkutan..

yang terdapat dibagian keluaran, seperti yangdiperlihatkan pada Gambar 3 berikut:

Penyusunan Pola Sebaran

Semua parameter yang diperlukan untukmenghitung kadar polutan diisikan pada bagianmasukan dari aplikasi komputer. Setelah terisi,maka perhitungan akan dilakukan oleh program,segera setelah tombol Hitung di-klik.

Hasil hi tung yang merupakan kadar polutanpada berbagai lokasi (x, y) ditampilkan pada bagiankeluaran sebagai sebuah tabel. Dibagian atas tabel,

yang menyatakan nama kolom, tertera jarakmenyebarnya polutan dalam arah menyamping (y).Sedangkan yang tertera dikolom pertama (palingkiri) adalah jarak menyebamya polutan dalam arahkedepan (x). Pada Gambar 2 berikut terlihatsebagian dari tampilan hasil hitting tersebut.

Gambar 3. Pola sebaran polutan untuk daerah

(xJ, -y) hingga (Xl. y).

Gambar 2. Perhitungan kadar polutan untukdaerah (xv -y) hingga (Xl- y).

Untuk suatu area yang ditinjau, akan dapatditentukan pula lokasi dengan kadar polutan yang

tertinggi.

Berdasarkan data pada tabel basil inikemudian disusunlah pol a sebaran polutanmenggunakan grafik kontur [Preusser, 1989].Grafik tersebut memperlihatkan sejumlah segmendengan degradasi kepekatan warn a yang mewakilikadar polutan. Segmen yang paling dalammenggambarkan kadar polutan tertinggi, sedangkansegmen lebih luar dalam arab kosentris,menunjukkan kadar polutan yang lebih rendah.

Pol a sebaran polutan di area yang ditinjaudapat dilihat dengan meng-klik tag [Pola Sebaran]

Data Percobaan

Untuk dapat melakukan simulasi denganbenar, maka digunakan sejumlah data percobaandengan besaran hitung yang berada dalam lingkupatau selang yang telah dilaporkan dalam beberapareferensi.

Data percobaan merupakan karakteristikemisi 502 dari instalasi pembangkit listrik tenagauap (PLTU) yang menggunakan batu bara dengankandungan 3% belerang serta memiliki efisiensipembakaran sebesar 40% [Masters, 1991].

Kecepatan rata-rata angin permukaan yangdiukur dengan anemometer pada ketinggian 10meter bervariasi antara 1.5 hingga 2.5 m/det. Dalamperhitungan, kecepatan angin ini akan mengalamikoreksi terhadap ketinggian efektif emisi yang

ditinjau.

Tinggi efektif emisi (yaitu jumlah totaltinggi cerobong dan tinggi asap yang keluar daricerobong) beragam antara 200 hingga 350 m.

Keadaan atmosfir disekitar PL TU memilikiragam kemungkinan mulai dari 'sangat tidak stabil'

(kelas A) hingga 'stabil' (kelas F) dengan tingkatkecerahan matahari yang berbeda-beda.

Laju emisi 502 sebenarnya adalah 123 000Ib/hari atau 6.47 x 108 Jlg/det, namun dalamkegiatan ini akan digunakan variasi an tara 1.00 x108 hingga 8.00 x 108 Jlg/det.

Dalam semua perhitungan dianggap bahwajatuhnya polutan adalah pada daerah pemukimanyang memiliki topologi permukaan yang tidak rata

(rough terrain).

Prosldlng Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr

P3TM-BATAN Yogyakarta, 27 Junl 2002

HASIL DAN PEMBAHASAN

Karena polutan menyebar mengikutidistribusi Gauss, maka cemaran yang terbesarterjadi sepanjang pusat sebaran. Perhitungan untukmenentukan kadar polutan maksimum dilakukandengan memasukkan nilai y = 0 pacta

persamaan (I).

Dengan memilih sejumlah variasi perlakuanyang sesuai, maka dapat dihasilkan gambarantentang perilaku polutan setelah meningggalkancerobong asap, seperti berikut ini.

,Pengaruh Keadaaan Atmosfir

Dengan laju emisi (Q) sebesar 6.47 x 108~g/det; tinggi efektif emisi (H) sebesar 200 m; dankecepatan rata-rata angin permukaan (u) sebesar1.5 m/det (untuk kestabilan atmosfir A), 2.5 m/det(untuk B & C) dan 3.5 m/det. (untuk D); makadiperoleh pola-pola sebaran seperti yang terlihatpada Gambar 4.

Untuk kestabilan B, pola sebaran polutanyang terbentuk memperlihatkan 7 segmen dengandegradasi kadar sebesar 100 ~g/m3. Pola sebaranini terlihat bergeser lebih jauh dalam arabhorizontal daD menyebar lebih luas dalam arabvertikal dibandingkan keadaan atmosfir A.Maksimum cemaran terjadi pacta x = 1500 mdengan kadar polutan sebesar 692.11 05 ~g/m3.

Pola sebaran polutan semakin memanjangdalam arab horizontal pacta keadaan atmosfir Cdengan 5 segmen berdegradasi 100 ~g/m3. Kadarmaksimum polutan sebesar 496.0585 ~g/m3terdapat pacta lokasi x = 2500 m.

Pacta keadaan atmosfir yang netral (kondisiD), daerah yang terkena cemaran maksimumsemakin jauh daTi sumber. Dari 4 segmen yangberdegradasi sebesar 40 ~g/m3 diperoleh kadarcemaran maksimum sebesar 128.1543 ~g/m3 pactalokasi x = 9000 m.

Gambaran yang diperlihatkan melalui pola-pola sebaran pacta Gambar 4 ini menunjukkanbahwa ketidak stabilan atmosfir akanmempengaruhi penyebaran polutan. Pacta kondisiatmosfir yang tidak stabil terjadi turbulensi udarayang menyebabkan polutan jatuh lebih cepat.Sebaliknya, dengan semakin stabilnya keadaanatmosfir, semakin jauh daD luas penyebaran polutantersebut, meski dengan kadar maksimum yang lebihkecil.

Dengan perkataan lain, distribusi cemaransemakin merata pada keadaan atmosfir 'netral' (D)dibandingkan dengan distribusi cemaran yang lebihterpusat pada keadaan atmosfir yang 'sangat tidakstabil' (A).

2000 2000

6 § ~ ~~ -O~~~§~~~~I~

Perubahan pola sebaran polutan padabeberapa kestabilan atmosfir(berturut-turut dari kiri alas menurutiarahjarumjam: kelasA. B, D, dan C).

Gambar 4.

Pola sebaran untuk kestabilan A (sangattidak stabil) memperlihatkan adanya 4 segmen

dengan degradasi kadar polutan sebesar 400 ~g/m3.

Artinya, segmen terluar menggambarkan daerahcemaran dengan kadar polutan 0 -400 ~g/m3,segmen berikutnya yang lebih dalam mengandungkadar polutan 400 -800 ~g/m3, dan seterusnya.Kadar maksimum polutan sebesar 1680.9010 ~g/m3

tcrdapat pada segmcn yang terdalam, yaitu padax = 500 m.

Pengaruh Tinggi Efektif Emisi

Dengan laju emisi (Q) sebesar 6.47 x 108jlg/det, keadaan atmosfir C (sedikit tidak stabil),kecepatan rata-rata angin permukaan (u) sebesar2.5 m/det, dan tinggi efektif emisi (H) sebesar 200hingga 350 m, maka diperoleh pola-pola sebaranseperti yang terlihat pada Gambar 5.

Dengan ketinggian emisi 200 m, polasebaran polutan yang terbentuk dengan degradasi100 ~g/m3, memiliki pusat cemaran pada lokasi x =2500 m dengan kadar sebesar 496.0585 ~g/m3.

Pola sebaran yang berasal dari ketinggianemisi 250 m terlihat sedikit bergeser ke ~ahhorizontal maupun menyebar ke arah vertikaldibandingkan pola sebaran sebelumnya. Polasebaran yang berdegradasi 50 ~g/m3 ini memilikipusat cemaran sebesar 302.0592 ~g/m3 pada lokasix = 3000 m.

Proslding Pertemuan dan Presentasi IImlah Penelltian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologl NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 27 Junl 2002

Tigor Nauli ISSN 0216 -3128 319

dipengaruhi oleh kestabilan atmosfir daD tidaksemata dipengaruhi oleh dimensi cerobong saja..1"" 'u",. L"'""'

'=FFI=!2000

Pengaruh Laju Emisi

Dengan ketinggian efektif emisi (H) sebesar200 m, kecepatan rata-rata angin permukaan (u)sebesar 1.5 rn/det, pada kestabilan atmosfir E(sedikit stabil), clan laju emisi bervariasi antara1.0 x 108 hingga 8.0 x 108 ~g/det, maka diperolehpola-pola sebaran seperti yang terlihat padaGambar 6.

~Httt:ttEH IIIIIII i- T -1800

-200.O~II~II~II~~ --r -,2000

-'-I ~

c ~~ ~ 8§~ ~

"" '000

'.'600~

,;J~~i;l:.! a~'..-;'_J,'~j!~--'

Gambar 5. Perubahan pola sebaran polutan padabeberapa ketinggian efektif emisi(berturut-turut dari kiri alas menurutiarah jarum jam: 200, 250, 350. dan300 mY.

~~ ~

~~t~

~Iiml- .,...-,....500'

~ I I :-; J I I ': ; ~ ~

~IIIIII j II~IIIII F:i:t:=IIIIIIIIIIIIIIIIIII! I.,...111'11: ill I,~!~-

r'O'" '000

Buangan polusi daTi ketinggian emisi 300 m,memberikan pola sebaran yang juga sedikit meluasdibandingkan sebelumnya. Kadar maksimum

cemaran sebesar 204.8325 ~g/m3 yang terdapatpada x = 4000 m terlihat di pusat pola sebaran yang

berdegradasi 50 ~g/m3 itu.

'OM.SOOO -4-0-, -, -~ ~ : -.; .i ~ -I : ~ ~

Perubahan pola sebaran po/ulan padabeberapa laju emisi po/ulan (berturut-turut dari kiri alas menuruti arahjarum jam: 1.0 x Il!. 2.0 x Il!. 8.0 xIl!. dan 4.0 x Iff .ug/det).

~ ~0 0f ~ ~ :,

Gambar 6.

Pola-pola sebaran polutan yang terbentukdaTi ernpat laju ernisi yang berbeda, rnernilikidegradasi kadar yang sarna yai1,u sebesar 10 f.lg/rn3serta rnernpunyai pusat cernaran yang sarna dilokasi x = 22000 rn. Akan tetapi, polutan terlihattersebar luas dalarn dua arah sesuai dengankenaikan laju ernisi.

Kadar polutan di pusat cernaran untuk lajuernisi berturut-turut 1.0 x 108,2.0 X 108,4.0 X 108,

dan 8.0 x 108 f.lg/det, adalah 13.4061, 26.8121,

53.6242, dan 107.2484 f.lg/rn3.

Kecendrungan yang sarna terlihat pula padapolutan yang dikeluarkan dari cerobong asapdengan ketinggian emisi 350 m. Pola sebaran yangterbentuk dengan degradasi 25 ~g/m3 ini memilikipusat cemaran pada x = 4500 m dengan kadar

polutan sebesar 146.019 ~g/m3.

Gambaran yang diperlihatkan melalui pola-pola sebaran pada Gambar 5 ini menunjukkanbahwa ketinggian emisi hanya sedikit

mempengaruhi meluasnya distribusi polutan.Teramati juga adanya korelasi linier antara tinggiefektif emisi dan pergeseran lokasi cemaranmaksimum. Setiap kenaikan tinggi emisi sebesar 50

m akan menggeser pusat cemaran sejauh 500 m.

Perubahan ketinggian emisi lebih nyataakibatnya pada pemusatan kadar cemaran.Menaiknya ketinggian emisi dari 200 ke 300 m

dapat menyebabkan penurunan kadar cemaran

maksimum lebih dari setengahnya. Pengaturankembali tinggi cerobong asap agar dapatmenurunkan pengaruh terkonsentrasinya kadar

polutan di pusat cemaran tidaklah dapat dilakukan

secara langsung, karena tinggi efektif emisi juga

Kenaikan laju emisi sebesar dua kali akanmenyebabkan perubahan kadar maksimum pol ulan

sebesar dua kali juga. Kenyalaan ini sekaligusmcnunjukkan bahwa pada keadaan almosfir

lerlcnlu, perubahan laju emisi akan mempengaruhiperubahan kadar pol ulan di pusal cemaran secara

linicr.

-Prosldlng Pertemuan dan Presentasl IImlah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr

P3TM-BATAN Yogyakarta, 27 Junl 2002

KESIMPULAN TANYAjAWAB

Supriyono...Perangakat lunak apa yang digunakan ?

...Apa basis perangkat lunak tersebut, windowsatau linux ?

Dari pola-pola sebaran polutan yangterbentuk dengan berbagai variasi parameter, makadapat disimpulkan bahwa:

I. Perubahan keadaan atmosfir menuju 'stabil'akan menyebabkan jangkauan cemaran menjadisemakin jauh meskipun kadarnya semakin kecilakibat polutan terdistribusi secara lebih merata.

2. Kenaikan tinggi efektif ernisi hanya sedikit

berpengaruh pada meluasnya penyebaran polusi,tetapi berakibat nyata pada penurunan kadarpolutan di pusat cemaran.

3. Kenaikan laju emisi memperluas sebaranpolutan dalam arah horizontal maupun vertikaldaD menaikkan kadar polutan di pusat cemaranyang sarna.

Tigor Nauli.Untuk membuat pola sebaran polutan

tersebut, digunakan perangkat lunak uangdibuat sendiri. Perangkat lunak tersebutdikembangkan dengan bahasa programerJava (versi 1.2)

.Perangkat luunak yang dibuat tersebutberbasis "cross -paltform" (tidaktergantung jenis komputer dan sistem

operasinya), sehingga dapat dijalankanpada komputer berbasis Windows, Linux,Macintosh dan berbagai versi Unix. Padakomputer pengguna (client) cukupdilengkapi dengan "Web Browser" agardapat menjalankan perangkat lunak ini.

DAFrARPUSTAKA

Budi legowo

~ Bagairnana kernungkinan aplikasi untukpelarutan polutan cair pacta aliran sungaictengan algoritrna yang sarna?

Tigor Nauli.Ada tiga pendekatan untuk menggambarkan

sebaran polutan itu, yaitu:I. one ponit source (I sumber)2. In- line source (aliran)3. Box source (banyak sumber)

Pada sebaran polutan yang disampaikan ini

menggunakan pendekatan yang pertama.Untuk sebaran polutan cair pada aliran

sungai dapat diterapkan pada pendekatanyang kedua. Algoritma untukmenggambarkan sebaran polutan cairtersebut tentu saja berbeda denganalgoritma yang dipakai untuk sebaran dari

cerobong asap. Diperlukan sejumlahmodijikasi pada model persamaan yangdibentuk, sebelum dapat diterapkan padaaplikasi pembuat grafik (kontur)nya.

I. BEYCHOK, M.R., htt[1:://www.air-disQersion.com, 2001.

2. GIFFORD, F.A., "Use of RoutineMeteorological Observations for EstimatingAtmospheric Dispersion", Nuclear Safety, 2,

47-51,1961.

3. MASTERS, G.M., Introduction toEnvironmental Engineering and Science,Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1991.

4. PAS QUILL, F., "The Estimation of theDispersion of WindBorne Material", Met.

Mag., 90:1063, 33-49,1961.

5. PETERSEN, W.B., "User's Guide for PAL -aGaussian-plume Algorithm for Point, Area andLine Sources", US Environmental ProtectionAgency, Research Triangle Park, NC, 1978.

6. PREUSSER, A., "Algoritm 67J, FARB-E-2D:Fill Area with Bicubics on Rectangles -AContour Plot Program", ACM Trans. Math.Softw. 15, 1,79-89, March 1989.

7. SUN MICROSYSTEMS, htt[1::/fiava.sun.com/

l!roducts/idk/I.3/,2001.

8. TURNER, D.B., "Workbook of AtmosphericDispersion Estimates", U.S. EPA PublicationAP-26, Washington, DC, 1970.

Prosldlng Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl NukllrP3TM-BATAN Yogyakarta, 27 Junl 2002