STUDI KARAKTERISTIK KIMIA PAPARAN PARTIKULAT TERESPIRASI (Studi Kasus: Kota Bandung) TESIS

Transkripsi

1 STUDI KARAKTERISTIK KIMIA PAPARAN PARTIKULAT TERESPIRASI (Studi Kasus: Kota Bandung) TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh: NONENG DEWI ZANNARIA NIM: Program Studi Teknik Lingkungan INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, silih bergantinya malam dan siang, bahtera yang berlayar di laut membawa apa yang berguna bagi manusia, dan apa yang Allah turunkan dari langit berupa air, lalu dengan air itu Dia hidupkan bumi sesudah mati (kering) nya dan Dia sebarkan di bumi itu segala jenis hewan, dan pengisaran angin dan awan yang dikendalikan antara langit dan bumi; sungguh (terdapat) tanda-tanda (keesaan dan kebesaran Allah) bagi kaum yang memikirkan (Q.S. Al Baqarah-164) Kepada Allah kuserahkan segala urusanku, hidupku, dan matiku Kupersembahkan tesis ini sebagai tanda bakti dan cinta pada Bapa dan Mamah...

3 ABSTRAK STUDI KARAKTERISTIK KIMIA PAPARAN PARTIKULAT TERESPIRASI (Studi Kasus: Kota Bandung) Oleh: Noneng Dewi Zannaria NIM: Partikulat terespirasi adalah partikulat dengan ukuran 2-5 μm yang karena sifat aerodinamiknya dapat masuk ke dalam saluran pernafasan dan terdeposit dalam paru-paru, serta merusak alveoli sehingga membahayakan kesehatan manusia. Penelitian ini mencoba untuk mengetahui paparan partikulat terespirasi pada masyarakat dengan melakukan karakterisasi unsur-unsur kimia yang terkandung di dalamnya sebagai bentuk identifikasi bahaya. Hasil identifikasi dan karakterisasi tersebut digunakan untuk menghitung nilai IEC (Inhalation Exposure Concentration). Nilai tersebut menggambarkan konsentrasi partikulat terespirasi dan kandungan unsur-unsur kimia di dalamnya yang diperkirakan berpotensi untuk masuk ke dalam paru-paru bersama udara inspirasi pada periode waktu tertentu. Tahap tersebut merupakan tahap awal dari studi epidemiologi yang mengaitkan kejadian penyakit saluran pernafasan dengan hasil identifikasi dan karakterisasi partikulat terespirasi. Penelitian dilakukan di empat kawasan di Kota Bandung yang juga digunakan sebagai lokasi stasiun pemantau kualitas udara oleh BPLHD Jawa Barat. Pengambilan sampel partikulat terespirasi menggunakan personal sampler. Rata-rata konsentrasi paparan partikulat terespirasi pada hari kerja yang diperoleh pada masing-masing lokasi adalah sebesar 82,38 μg/m 3 (Tegalega), 67,93 μg/m 3 (Aria Graha), 51,30 μg/m 3 (Dago Pakar), dan 72,65 μg/m 3 (Cisaranten Wetan), sedangkan untuk akhir pekan diperoleh sebesar 56,98 μg/m 3 (Tegalega), 63,19 μg/m 3 (Aria Graha), 51,27 μg/m 3 (Dago Pakar), dan 75,89 μg/m 3 (Cisaranten Wetan). Unsur-unsur kimia yang diidentifikasi adalah unsur Br, Mn, Al, I, V, Cl, Ti, Na, Hg, Pb, dan black carbon (BC). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa partikulat terespirasi yang dihirup oleh penduduk sebagai reseptor di kawasan Tegalega, Aria Graha, Dago Pakar, dan Cisaranten Wetan relatif lebih tinggi dibandingkan dengan konsentrasi PM 2,5 udara ambien di lokasi yang sama. Kemungkinan sumber pencemar yang mempengaruhi keberadaan partikulat terespirasi di Kota Bandung didominasi oleh sumber transportasi. Konsentrasi tertinggi untuk sebagian besar unsur-unsur yang terkandung dalam partikulat terespirasi diperoleh di Cisaranten Wetan. Penduduk yang beraktivitas di luar ruangan di kawasan Tegalega dan Cisaranten Wetan berpotensi terpapar polutan partikulat terespirasi lebih tinggi dibandingkan penduduk dengan aktivitas di luar ruangan di Aria Graha dan Dago Pakar. Kata kunci : IEC, partikulat terespirasi, paparan, reseptor, unsur-unsur kimia

4 ABSTRACT CHEMICAL CHARACTERISTIC STUDY OF RESPIRABLE PARTICULATES (Case Study: Bandung City) By: Noneng Dewi Zannaria NIM: Respirable particulates are particulates which having diameter size at 2-5 μm, due to aerodinamically may be inhaled through respiratory tract and having ability to deposit into lungs, causing damage of the alveolar tissues, and inducing health problems. This research having intend to understand of respirable particulates exposure in society and the characterization of chemical materials contained as hazard identification. The useful of this procedur as the baseline to calculate IEC (Inhalation Exposure Concentration) values for estimate the concentration of respirable particulates and the materials contained which inhaled through the lung during period of time. Calculating of IEC is the earlier step from epidemiological study or risk assessment which connecting prevalency of tract respiratory disease with characteristic of respirable particulates. Location of research have done in four regions of Bandung City which had used as fixed station ambient air monitoring by BPLHD West Java. Personal sampler have used for collection of respirable particulates from human breathing zone. Arithmatic mean of respirable particulates exposure in work day from each location showed as 82,38 μg/m 3 (Tegalega), 67,93 μg/m 3 (Aria Graha), 51,30 μg/m 3 (Dago Pakar), and 72,65 μg/m 3 (Cisaranten Wetan), in weekend represent as 56,98 μg/m 3 (Tegalega), 63,19 μg/m 3 (Aria Graha), 51,27μg/m 3 (Dago Pakar), and 75,89 μg/m 3 (Cisaranten Wetan). Elements Br, Mn, Al, I, V, Cl, Ti, Na, Hg, Pb, and black carbon (BC), are the elements which have identified. The results showed that respirable particulates which inhaled by citizen as reseptor at Tegalega, Aria Graha, Dago Pakar, and Cisaranten Wetan are relatively higher than PM 2,5 ambient air at the same places. Prediction of the pollutant source which involved of respirable particulates present have dominated by transportation activities. Almost whole of such elements which contained in respirable paticulates was found in highest concentration at Cisaranten Wetan as industrial area. The citiziens whose having outside activities at Tegalega and Cisaranten Wetan could possibly higher potential exposed of respirable particulates pollutant than they whose having outside activities at Aria Graha and Dago Pakar. Key words : chemical elements, exposure, IEC, reseptor, respirable particulates

5 PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Direktur Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung.

6 KATA PENGANTAR AlhamdulillahiRabbil alamin, puji dan syukur ke hadirat Allah SWT, Rabbul izzati atas cinta dan kasih sayangnya penulis dapat menyelesaikan tesis dengan judul STUDI KARAKTERISTIK KIMIA PAPARAN PARTIKULAT TERESPIRASI (Studi Kasus: Kota Bandung) sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister pada program studi Teknik Lingkungan Institut Teknologi Bandung. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Dr. Ir. Dwina Roosmini, MS sebagai dosen pembimbing yang telah memberikan ide penelitian, meluangkan waktu, dan dengan sabar membimbing penulis, memberi masukan, serta nasihat dari awal hingga selesainya penyusunan tesis ini. Terima kasih disampaikan kepada Drs Djatmiko MSc dan Dr Muhayatun Santoso dari PTNBR-BATAN Bandung atas izin yang diberikan kepada penulis untuk menggunakan fasilitas laboratorium di lingkungan PTNBR-BATAN Bandung dan Serpong. Terima kasih disampaikan kepada Bapak Dr. Ir. Edwan Kardena dari Bidang Kemitraan Institut Teknologi Bandung dan ASEA-UNINET atas bantuan beasiswa pendidikan pascasarjana yang telah diterima selama menempuh pendidikan magister ini. Terima kasih yang tak terhingga pada Bapak Elly Suherly dan Ibu Ai Suryamah Noor atas dukungan moril, materiil, cinta dan kasih sayang yang tiada akan tergantikan. Selama dalam masa penelitian hingga penyusunan tesis, penulis juga mendapat bantuan dari berbagai pihak. Karenanya penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

7 1. Dr. Ir Agus Jatnika Effendi, selaku ketua program studi Teknik Lingkungan. 2. Dr. Ir. Indah Rachmatiah SS., MSc, selaku sekretaris program studi Teknik Lingkungan 3. Dr. Ing. Ir. Prayatni Soewondo.,MS, selaku dosen wali penulis 4. Dr. Barti Setiani Muntalif, selaku koordinator seminar 5. Dr. Ir. Katharina Oginawati., MS, Dr. Ir. Indah Rachmatiah SS., MSc, Dr Muhayatun Santoso, atas kesediaannya untuk menguji dalam ujian sidang 6. Ibu Natalia, Ibu Lenny, Ibu Dyah, Ibu Endah, Bapak Dedi, dan seluruh karyawan PTNBR BATAN Bandung dan Serpong atas semua bantuan yang sangat berarti 7. Bapak Benzon dan Bapak Yus dari Hiperkes Bandung atas bantuan pinjaman alat yang telah diberikan 8. Bapak Wawan, Bapak Aji, Bapak Ganjar, serta seluruh karyawan Balai Tahura Ir H Djuanda Bandung atas kerjasama dan bantuan yang telah diberikan terhadap penulis dalam pengambilan sampel 9. Ibu Euis, Ibu Lilis, Ibu Dedeh, Bapak Kusnadi, Bapak Eman, Bapak Tri, Bapak Trio, Bapak Wawan, segenap masyarakat di sekitar lokasi Tegalega, Aria Graha, Pinus Regency atas kesediaan, kerjasama, dan bantuan yang diberikan selama proses pengambilan sampel 10. Ibu Mimin dan seluruh staf TU program studi Teknik Lingkungan ITB Bandung atas bantuan administrasi selama penulis melaksanakan studi 11. Ibu Sri selaku petugas perpustakaan program studi Teknik Lingkungan ITB atas bantuan peminjaman buku dan literatur 12. Ami, Teh Wulan, Zaini, Niken, Femi, Teh diyah, Nunik, Teh Ae atas kesediaannya untuk menemani penulis saat pengambilan sampel 13. Hayyu, Andri, dan Mas Eko sebagai rekan-rekan KKL 05 atas kerjasama selama masa kuliah dan penelitian, terima kasih untuk telah saling menguatkan 14. Teh Yanti, Indri, Aru, Leo, Teh Ai, Mba Siwi, Mas Andik, serta seluruh rekan-rekan Magister TL 05 atas bantuan, dukungan, do a, nasihat, saran, serta keragaman yang diberikan

8 15. Rofie Fatimah, Yandi, Rika, dan Bapak Yusef atas informasi yang sangat berharga tentang udara 16. Rekan-rekan, bio2k UNPAD, HIMBIO UNPAD, Keluarga besar DKM Nurul Ilmi FMIPA UNPAD, keluarga besar Asykar HIMBIO UNPAD, keluarga besar BKB Nurul Fikri Bandung, atas seluruh kekeluargaan yang telah terjalin serta dukungan moril yang sangat berarti 17. Keluarga besar DPC PKS Rancasari, anauhibbukumfillah 18. Sahabat-sahabat alumni SMANZA 2k serta keluarga besar alumni FKPM SMANZA Balikpapan atas do a dan kekeluargaan yang terjalin 19. Serta seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu Hanya Allah SWT yang dapat membalas seluruh budi baik yang telah diberikan. Penulis menyadari bahwa tesis ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mohon maaf jika terdapat banyak kesalahan dan kekurangan. Semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi masyarakat serta perkembangan ilmu pengetahuan Bandung, Februari 2008 Noneng Dewi Zannaria

9 DAFTAR ISI ABSTRAK... i ABSTRACT... ii PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vii DAFTAR LAMPIRAN... x DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG... xv Bab I Pendahuluan... 1 I.1 Latar Belakang... 1 I.2 Perumusan Masalah... 4 I.3 Maksud dan Tujuan... 4 I.4 Ruang Lingkup Penelitian... 4 I.5 Kegunaan Penelitian... 5 I.6 Metode Penelitian... 5 I.7 Sistematika Penulisan Tesis... 6 Bab II Tinjauan Pustaka... 8 II.1 Sumber Pencemaran Udara... 8 II.2 Parameter Pencemaran Udara... 8 II.3 Partikulat di Udara II.3.1 Definisi Partikulat II.3.2 Ukuran Partikulat II.3.3 Komposisi Kimiawi Partikulat II.3.4 Sumber Partikulat II.3.5 Analisis Partikulat II.4 Sistem Pernafasan Manusia II.5 Dampak Pencemaran Udara Terhadap Kesehatan Manusia II.6 Baku Mutu Kualitas Udara Bab III Gambaran Umum Wilayah Studi III.1 Umum... 41

10 III.2 Kondisi Meteorologi Kota Bandung III.3 Tata Guna Lahan di Kota Bandung III.4 Sumber Pencemar di Kota Bandung III.5 Kondisi Polutan Partikulat di Kota Bandung III.6 Kondisi Umum Lokasi Penelitian III.7 Kondisi Kesehatan Masyarakat Kota Bandung Bab IV Metodologi Penelitian IV.1 Survei Lapangan IV.2 Pengumpulan Data IV.2.1 Pengumpulan Data Primer IV.2.2 Pengumpulan Data Sekunder IV.3 Analisis Partikulat Terespirasi IV.4 Analisis Sumber Pencemar IV.5 Analisis Paparan Unsur-unsur Kimia IV.6 Diagram Alir Bab V Hasil dan Pembahasan V.1 Paparan Partikulat Terespirasi V.1.1 Partikulat Terespirasi di Tegalega V Komposisi Unsur-unsur Kimia V Partikulat Terespirasi, Unsur-unsur Kimia, dan Baku Mutu V.1.2 Partikulat Terespirasi di Aria Graha V Komposisi Unsur-unsur Kimia V Partikulat Terespirasi, Unsur-unsur Kimia, dan Baku Mutu V.1.3 Partikulat Terespirasi di Dago Pakar V Komposisi Unsur-unsur Kimia V Partikulat Terespirasi, Unsur-unsur Kimia, serta Baku Mutu V.1.4 Paparan Partikulat Terespirasi di Cisaranten Wetan V Komposisi Unsur-unsur Kimia... 93

11 V Paparan Partikulat Terespirasi, Unsur-unsur Kimia, dan Baku Mutu V.2 Analisis Awal Resiko Kesehatan Bab VI Kesimpulan dan Saran VI.1 Kesimpulan VI.2 Saran-saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

12 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Perhitungan partikulat terespirasi Lampiran B Analisis faktor Lampiran C Faktor emisi Lampiran D Data meteorologi Lampiran E Uji ANOVA oneway perbedaan konsentrasi partikulat terespirasi pada hari kerja dan akhir pekan Lampiran F Perhitungan unsur-unsur hasil iradiasi pendek Lampiran G Perhitungan IEC Lampiran H Jumlah kendaraan dan konsumsi bahan bakar di cekungan Bandung Lampiran I Persiapan alat Lampiran J Prosedur analisis partikulat Lampiran K Prosedur analisis faktor Lampiran L Dokumentasi

13 DAFTAR GAMBAR Gambar I.1 Bagan alir sederhana sistem pencemaran udara... 1 Gambar II.1 Ilustrasi analisis faktor Gambar II.2 Sistem pernafasan manusia Gambar II.3 Zona pernafasan Gambar III.1 Peta wilayah studi Gambar III.2 Tingkat emisi sektor domestik dan pembakaran sampah di Kota Bandung Gambar III.3 Tingkat emisi dari sumber kendaraan bermotor di Kota Bandung Gambar III.4 Tingkat emisi dari sumber kegiatan industri di Kota Bandung Gambar III.5 Konsentrasi rata-rata PM 10 tahun Gambar III.6 Konsentrasi rata-rata PM 10 tahun Gambar III.7 Kejadian penyakit saluran pernafasan Kota Bandung Gambar IV.1 Diagram alir garis besar penelitian Gambar V.1 Konsentrasi partikulat terespirasi di Tegalega Gambar V.2 Unsur-unsur dalam partikulat terespirasi di Tegalega Gambar V.3 Windrose Kota Bandung bulan Maret Gambar V.4 Windrose Kota Bandung bulan April Gambar V.5 Konsentrasi partikulat terespirasi di Aria Graha Gambar V.6 Unsur-unsur kimia dalam partikulat terespirasi di Aria Graha Gambar V.7 Konsentrasi partikulat terespirasi di Dago Pakar Gambar V.8 Unsur-unsur kimia dalam partikulat terespirasi di Dago Pakar Gambar V.9 Windrose kota Bandung bulan Mei Gambar V.10 Konsentrasi paparan partikulat terespirasi di Cisaranten Wetan Gambar V.11 Unsur-unsur kimia dalam paparan partikulat terespirasi di Cisaranten Wetan Gambar V.12 Windrose Kota Bandung tahun

14 Gambar V.13 IEC partikulat terespirasi Gambar V.14 IEC unsur-unsur kimia pada hari kerja Gambar V.15 IEC unsur-unsur kimia pada akhir pekan

15 DAFTAR TABEL Tabel II.1 Tipe suspensi partikulat Tabel II.2 Perbandingan antara partikel halus dan partikel kasar Tabel II.3 Pengelompokan partikulat berdasarkan sumber Tabel II.4 Unsur-Unsur Kimia Penanda Sumber Polutan Tabel II.5 Beberapa toksikan paru-paru, sumber, serta efeknya Tabel II.6 Baku mutu udara ambien Tabel III.1 Persentase parameter pencemar udara di Kota Bandung Tabel III.2 Industri di Kecamatan Ujungberung Tabel III.3 Kontribusi parameter pencemaran udara terhadap prevalensi penyakit ISPA di Kota Bandung Tabel IV.1 Jumlah sampel di setiap lokasi Tabel V.1 Konsentrasi paparan partikulat terespirasi Tabel V.2 Rata-rata konsentrasi unsur-unsur dalam partikulat terespirasi di Tegalega Tabel V.3 Nilai eigenvalue partikulat terespirasi di Tegalega pada hari kerja Tabel V.4 Unsur-unsur penanda sumber pencemar Tabel V.5 Nilai loading unsur-unsur di Tegalega pada hari kerja Tabel V.6 Nilai loading unsur-unsur di Tegalega pada akhir pekan Tabel V.7 PM 2,5 di Tegalega dan baku mutu PM 2, Tabel V.8 Paparan partikulat terespirasi di Tegalega, baku mutu PM 2,5, dan baku mutu partikulat terespirasi OSHA (1989) Tabel V.9 Rata-rata konsentrasi unsur-unsur dalam partikulat terespirasi di Aria Graha Tabel V.10 Nilai loading unsur-unsur di Aria Graha pada hari kerja Tabel V.11 Nilai loading unsur-unsur di Aria Graha pada akhir pekan Tabel V.12 PM 2,5 di Batununggal dan baku mutu udara ambien nasional Tabel V.13 Paparan partikulat terespirasi di Aria Graha, baku mutu PM 2,5, dan baku mutu partikulat terespirasi OSHA (1989)... 83

16 Tabel V.14 Rata-rata jumlah kendaraan di sekitar Tahura Ir.H Djuanda/ Dago Pakar Tabel V.15 Rata-rata konsentrasi unsur-unsur dalam paparan partikulat terespirasi di Dago Pakar Tabel V.16 Nilai loading unsur-unsur di Dago Pakar pada hari kerja Tabel V.17 Nilai loading unsur-unsur di Dago Pakar pada akhir pekan Tabel V.18 PM 2,5 di Dago Pakar dan baku mutu udara ambien Tabel V.19 Paparan Partikulat Terespirasi di Dago Pakar, baku mutu PM 2,5, dan baku mutu partikulat terespirasi OSHA (1989) Tabel V.20 Rata-rata konsentrasi unsur-unsur dalam partikulat terespirasi di Cisaranten Wetan Tabel V.21 Nilai loading unsur-unsur di Cisaranten Wetan pada hari kerja Tabel V.22 Nilai loading unsur-unsur di Cisaranten Wetan pada akhir pekan Tabel V.23 Paparan partikulat terespirasi di Cisaranten Wetan, baku mutu PM 2,5,, dan baku mutu partikulat terespirasi OSHA (1989) Tabel V.24 PM 2,5 di Cisaranten Wetan dan baku mutu udara ambien Tabel V.25 Inhalation Exposure Concentration (IEC) partikulat terespirasi Tabel V.26 Inhalation Exposure Concentration (IEC) unsur-unsur pada hari kerja Tabel V.27 Inhalation Exposure Concentration (IEC) unsur-unsur pada akhir pekan

17 DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG SINGKATAN Nama Pemakaian pertama kali pada halaman NAAQ s National Ambient Air Quality Standards 1 PM Particulate Matter 1 BPLH Badan Pengelolaan Lingkungan Hidup 3 TSP Total Suspended Particulate 3 ISPA Infeksi Saluran Pernafasan Akut 3 INAA Instrumental Neutron Activation Analysis 5 AAS Atomic Absorption Spectrophotometry 5 BPLHD Badan Pengelolaan Lingkungan Hidup Daerah 6 IEC Inhalation Exposure Concentration 6 CEPA Canada Environmental Protection Agency 11 PAH Polycyclic Aromatic Hydrocarbon 15 BC Black carbon 24 WHO World Health Organization 31 CoHb Carboxyhaemoglobin 32 OSHA The Occupational Safety and Health Administration 36 TWA Time Weighed Average 36 US EPA The United States Environmental Protection Agency 36 PEL Permissible Exposure Limit 37 dpl di atas permukaan laut 41 BMG Badan Meteorologi dan Geofisika 58 PTNBR Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan Radiometri 60 BATAN Badan Tenaga Atom Nasional 60 SPSS Statistical Package for the Social Sciences 61 ANOVA Analysis of Varians 66 LAMBANG μm micrometer 2 0 C derajat celcius 41 mm millimeter 41