KAJIAN KONSENTRASI POLUTAN KARBON MONOKSIDA (CO) DAN NITROGEN DIOKSIDA (NO 2 ) DI TERMINAL TERPADU AMPLAS MEDAN DENGAN MODEL SCREEN3

Transkripsi

1 KAJIAN KONSENTRASI POLUTAN KARBON MONOKSIDA (CO) DAN NITROGEN DIOKSIDA (NO 2 ) DI TERMINAL TERPADU AMPLAS MEDAN DENGAN MODEL SCREEN3 TUGAS AKHIR Oleh DYAH WULANDARI Pembimbing I Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi, MS Pembimbing II Isra Suryati, ST., M.Si PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2017

2 KAJIAN KONSENTRASI POLUTAN KARBON MONOKSIDA (CO) DAN NITROGEN DIOKSIDA (NO 2 ) DI TERMINAL TERPADU AMPLAS MEDAN DENGAN MODEL SCREEN3 TUGAS AKHIR Oleh DYAH WULANDARI Pembimbing I Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi, MS Pembimbing II Isra Suryati, ST., M.Si TUGAS AKHIR INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2017

3 Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir dengan judul: KAJIAN KONSENTRASI POLUTAN KARBON MONOKSIDA (CO) DAN NITROGEN DIOKSIDA (NO 2 ) DI TERMINAL TERPADU AMPLAS MEDAN DENGAN MODEL SCREEN3 Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik. Tugas akhir ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini dibuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku. Medan, Juli 2017 DYAH WULANDARI NIM

4 Tugas akhir dengan judul: HALAMAN PENGESAHAN KAJIAN KONSENTRASI POLUTAN KARBON MONOKSIDA (CO) DAN NITROGEN DIOKSIDA (NO 2 ) DI TERMINAL TERPADU AMPLAS MEDAN DENGAN MODEL SCREEN3 Dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik. Tugas Akhir ini telah diujikan pada Sidang Akhir pada 28 Juli 2017 dan dinyatakan telah memenuhi syarat/sah sebagai Tugas Akhir pada Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik. Dosen Pembimbing I Medan, Juli 2017 Dosen Pembimbing II Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi, MS Isra Suryati, S.T., M.Si NIP NIP Dosen Penguji I Dosen Penguji II Erni Misran, ST., MT., Ph.D Ir. Lies Setyowati, M.T NIP NIP Mengetahui Pelaksana Tugas Ketua Prog. Studi Teknik Lingkungan Menyetujui Koordinator Tugas Akhir Ir. Netti Herlina, M.T Isra Suryati, S.T., M.Si NIP NIP

5 KATA PENGANTAR Syukur Alhamdulillah penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-nya kepada kita semua, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul Kajian Konsentrasi Polutan Karbon Monoksida (CO) dan Nitrogen Dioksida (NO 2 ) di Terminal Terpadu Amplas Medan dengan Model SCREEN3 ini. Ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya penulis ucapkan kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi, MS dan Ibu Isra Suryati, ST., M.Si selaku dosen pembimbing yang telah membimbing penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini dan tidak lupa pula terimakasih kepada: 1. Pihak Badan Teknik Kesehatan Lingkungan dan Pengendalian Penyakit Kelas I Kota Medan yang telah membantu penulis dalam melaksanakan penelitian di lapangan; 2. Ibu Ir. Netty Herlina, MT selaku ketua Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik ; 3. Ibu Erni Misran, ST., MT., Ph.D dan Ibu Ir. Lies Setyowati, MT selaku penguji yang telah memberikan saran dan masukan demi kesempurnaan tugas akhir ini; 4. Kak Yani dan Ibu Gesti selaku staf Tata Usaha di Program Studi Teknik Lingkungan USU yang telah banyak membantu dalam pengurusan surat untuk keperluan Tugas Akhir ini; 5. Durun, Afifah, Nisa, Chandra, Kak Mutia, Hazra, Puput, Nurul, Nidy, Eva, dan Gia, yang telah memberikan banyak bantuan selama penulis melaksanakan penelitian. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun guna perbaikan untuk masa yang akan datang. Semoga laporan ini dapat memberikan sumbangan yang berarti dan bermanfaat. Medan, Juli 2017 Penulis i

6 ABSTRAK Kota Medan sebagai salah satu kota besar di Indonesia memiliki penduduk dengan tingkat mobilitas yang tinggi, sehingga kebutuhan akan transportasi umum di kota ini meningkat. Peningkatan alat transportasi umum berdampak pada sarana pendukungnya yaitu terminal. Karbon monoksida (CO) dan nitrogen dioksida (NO 2 ) merupakan jenis polutan yang dihasilkan kendaraan bermotor yang ada di terminal. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui konsentrasi CO dan NO 2 dengan menggunakan model SCREEN3, membandingkan hasil pemodelan dengan hasil pengukuran langsung di lapangan, dan memetakan konsentrasi polutan-polutan tersebut dengan program Surfer 11 di Terminal Terpadu Amplas. Metode penelitian yang digunakan adalah metode analisis kuantitatif dan spasial. Analisis kuantitatif yaitu menghitung konsentrasi CO dan NO 2 dengan model SCREEN3 dan melakukan analisis data dengan uji validasi menggunakan persamaan Index of Agreement. Analisis spasial digunakan untuk memetakan konsentrasi CO dan NO 2 dengan program Surfer 11. Pengambilan data di lapangan dilakukan pada waktu pagi dan siang hari selama 3 (tiga) hari berturut-turut di 6 (enam) titik sampling. Pengambilan data primer berupa jumlah kendaraan bermotor, data meteorologi, serta konsentrasi CO dan NO 2. Berdasarkan perhitungan dengan model SCREEN3, konsentrasi CO tertinggi berada di Gerbang Keluar Terminal yaitu sebesar 397,0 µg/m 3 pada pagi hari dan 631,4 µg/m 3 pada siang hari. Konsentrasi NO 2 tertinggi juga berada di Gerbang Keluar Terminal yaitu sebesar 20,34 µg/m 3 pada pagi hari dan 33,95 µg/m 3 pada siang hari. Sementara itu, berdasarkan pengukuran langsung di lapangan, konsentrasi CO tertinggi berada di Pelataran Bus AKDP dengan nilai konsentrasi ,28 µg/m 3 pada pagi hari dan ,82 µg/m 3 pada siang hari. Konsentrasi NO 2 tertinggi pada pagi hari berada di Area Parkir Bus AKAP yaitu sebesar 79,38 µg/m 3 dan pada siang hari berada di Gerbang Masuk Terminal yaitu sebesar 110,56 µg/m 3. Berdasarkan baku mutu udara ambien nasional konsentrasi CO dan NO 2 hasil pemodelan maupun hasil pengukuran langsung di lapangan masih berada di bawah baku mutu, dimana baku mutu CO sebesar µg/m 3 dan NO 2 sebesar 400 µg/m 3. Hasil uji validasi menghasilkan nilai d = 0,18 untuk CO dan d = 0,23 untuk NO 2. Hasil ini menunjukkan data konsentrasi CO dan NO 2 hasil model tidak akurat dengan data konsentrasi CO dan NO 2 di lapangan, sehingga model SCREEN3 tidak tepat untuk diterapkan dalam memprediksi konsentrasi CO dan NO 2 di Terminal Terpadu Amplas. Analisis spasial dengan program Surfer 11 menunjukkan sebaran konsentrasi CO dan NO 2 tertingi berada di bagian barat daya Terminal Terpadu Amplas yaitu di Gerbang Keluar Terminal. Kata Kunci: Konsentrasi CO, Konsentrasi NO 2, Model SCREEN3, Surfer 11 ii

7 ABSTRAK Medan city as one of the big cities in Indonesia has a population with high mobility, so the need for public transportation in this city increases. Increasing of public transportation has an impact on the supporting facilities such as terminal. Carbon monoxide (CO) and nitrogen dioxide (NO 2 ) are the types of pollutants produced by motor vehicles in terminals. This study aims to determine the concentrations of CO and NO 2 by using SCREEN3 model, comparing the results of modeling with direct measurement results in the field, and mapping the concentration of these pollutants with Surfer 11 program at Terminal Terpadu Amplas. The research methods that used in this study is the quantitative and spatial analysis. Quantitative analysis is calculating the concentration of CO and NO 2 with SCREEN3 model and performing data analysis with validation test using Index of Agreement equation. Spatial analysis is used to map the concentration of CO and NO 2 with Surfer 11 program. Field data collection is done at morning and noon for 3 (three) days consecutively in 6 (six) sampling points. Primary data were the number of motor vehicles, meteorological data, and CO and NO 2 concentrations. Based on calculations with the SCREEN3 model, the highest CO concentration was in the Gerbang Keluar Terminal at µg/m 3 in the morning and µg/m 3 in the afternoon. The highest NO 2 concentration is also located in the Gerbang Keluar Terminal at µg/m 3 in the morning and µg/m 3 in the afternoon. Meanwhile, based on the direct measurement in the field, the highest CO concentration was in the Pelataran Bus AKDP with the concentration value of µg/m 3 in the morning and ,82 µg/m 3 in the afternoon. The highest NO 2 concentration in the morning was in the Area Parkir Bus AKAP at µg/m 3 and at noon was in the Gerbang Masuk Terminal at µg / m3. Based on the national ambient air quality standard, the CO and NO 2 concentrations of modeling and direct measurement results in the field are still below the quality standard, where the standard of CO is 30,000 µg/m 3 and NO 2 is 400 µg/m 3. The result of validation test yields d = 0,18 for CO and d = 0,23 for NO 2. This result shows the data of CO and NO 2 concentration of the model results is not accurate with the data of CO and NO 2 concentration in the field, so that SCREEN3 model is not appropriate to be applied in predicting CO and NO 2 concentration in Terminal Terpadu Amplas. Spatial analysis with Surfer 11 program shows the highest distribution of CO and NO 2 concentration is in the southwest of Terminal Terpadu Amplas at Gerbang Keluar Terminal. Keywords: CO Concentration, NO 2 Concentration, SCREEN3 Model, Surfer 11 iii

8 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i ABSTRAK... ii ABSTRACT... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... vii DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR PERSAMAAN... x DAFTAR LAMPIRAN.....xi BAB I PENDAHULUAN... I Latar Belakang... I Rumusan Masalah... I Tujuan Penelitian... I Ruang Lingkup... I Manfaat Penelitian... I-5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... II Komposisi Atmosfer... II Pencemar Udara... II Karbon Monoksida (CO)... II Pembentukan Karbon Monoksida (CO)... II Dampak Polutan Karbon Monoksida (CO)... II Nitrogen Dioksida (NO 2 )... II Pembentukan Nitrogen Dioksida (NO 2 )... II Dampak Polutan Nitrogen Dioksida (NO 2 )... II Sumber Pencemar Udara... II Faktor Emisi... II Faktor-faktor yang Mempengaruhi Penyebaran Pencemar Udara... II Stabilitas Atmosfer... II Arah dan Kecepatan Angin... II Kondisi Topografi... II Model SCREEN3... II Validasi Model dengan Persamaan Index of Agreement... II-18 iv

9 2.8 Visualisasi Model dengan Program Surfer II Gambaran Umum Terminal Terpadu Amplas... II Sejarah Singkat Terminal Terpadu Amplas... II Fasilitas-Fasilitas yang Ada di Terminal Terpadu Amplas... II-21 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... III Metode Penelitian... III Lokasi dan Waktu Penelitian... III Lokasi Penelitian... III Waktu Penelitian... III Variabel Penelitian... III Teknik Pengumpulan Data... III Data Primer... III Data Sekunder... III Teknik Pengolahan Data... III Arah dan Kecepatan Angin... III Perhitungan Laju Emisi CO dan NO 2 per Unit Area... III Perhitungan Konsentrasi CO dan NO 2 dengan model SCREEN3... III Validasi Model... III Visualisasi Penyebaran Polutan CO dan NO 2... III-20 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... IV Jumlah dan Jenis Kendaraan Bermotor di Terminal Terpadu Amplas... IV Jumlah Kendaraan Bermotor Berdasarkan Lokasi Sampling... IV Jumlah Kendaraan Bermotor Berdasarkan Jenis Kendaraan... IV Laju Emisi CO dan NO 2 per Unit Area di Terminal Terpadu Amplas... IV Faktor Meteorologi... IV Suhu Udara... IV Kelembaban Udara... IV-10 v

10 4.3.3 Kecepatan Angin... IV Intensitas Radiasi Matahari... IV Konsentrasi CO dan NO 2 Observasi... IV Konsentrasi CO dan NO 2 Prediksi dengan Model SCREEN3... IV Perbandingan Konsentrasi CO dan NO 2 Observasi dengan Konsentrasi CO dan NO 2 Prediksi... IV Hasil Validasi Model... IV Hasil Visualisasi Model... IV-28 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... V Kesimpulan... V Saran... V-2 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN DOKUMENTASI BIOGRAFI PENULIS vi

11 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Komposisi Atmosfer pada Keadaan Normal... II-1 Tabel 2.2 Dampak Karbon Monoksida (CO) pada Manusia... II-3 Tabel 2.3 Faktor Emisi Gas Buang Kendaraan di Indonesia... II-8 Tabel 2.4 Kriteria Stabilitas Atmosfer Pasquill-Gifford... II-9 Tabel 3.1 Titik dan Parameter yang Diukur saat Sampling... III-7 Tabel 3.2 Prinsip Kerja CO Analyzer... III-10 Tabel 3.3 Prinsip Kerja Impinger... III-11 Tabel 3.4 Jenis Data Sekunder yang Diperlukan dalam Penelitian... III-12 Tabel 4.1 Titik Sampling dan Jumlah Kendaraan Bermotor di Terminal Terpadu Amplas... IV-1 Tabel 4.2 Jumlah dan Jenis Kendaraan Bermotor di Terminal Terpadu Amplas... IV-2 Tabel 4.3 Laju Emisi CO dan NO 2 Per Unit Area di Terminal Terpadu Amplas... IV-8 Tabel 4.4 Suhu Udara di Terminal Terpadu Amplas... IV-10 Tabel 4.5 Kelembaban Udara di Terminal Terpadu Amplas... IV-10 Tabel 4.6 Kecepatan Angin di Terminal Terpadu Amplas... IV-11 Tabel 4.7 Data Intensitas Radiasi Matahari Per Jam Pada Hari Sampling... IV-12 Tabel 4.8 Data Intensitas Radiasi Matahari... IV-12 Tabel 4.9 Konsentrasi CO dan NO 2 Observasi... IV-13 Tabel 4.10 Data Meteorologi... IV-18 Tabel 4.11 Hasil Simulasi Model SCREEN3 Waktu Pagi... IV-19 Tabel 4.12 Hasil Simulasi Model SCREEN3 Waktu Siang... IV-20 Tabel 4.13 Perhitungan Validasi Index of Agreement untuk Parameter CO... IV-25 Tabel 4.14 Perhitungan Validasi Index of Agreement untuk Parameter NO 2... IV-26 vii

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Variasi Jenis Kepulan Polutan dan Stabilitas Atmosfer... II-10 Gambar 2.2 Pola Aliran Angin di Daerah Bukit dan Lembah... II-12 Gambar 2.3 Diagram Alir Model SCREEN3... II-17 Gambar 2.4 Diagram Alir Program Surfer II-19 Gambar 2.5 Peta Konsentrasi Gas Karbon Monoksida (CO) di Kota Medan... II-20 Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian... III-2 Gambar 3.2 Peta Lokasi Terminal Terpadu Amplas... III-5 Gambar 3.3 Tampak Atas Kawasan Terminal Terpadu Amplas... III-5 Gambar 3.4 Peta TitikSampling di Terminal Terpadu Amplas... III-6 Gambar 3.5 Global Positioning System... III-9 Gambar 3.6 Anemometer... III-9 Gambar 3.7 CO Analyzer... III-10 Gambar 3.8 Impinger... III-12 Gambar 3.9 Layout Terminal Terpadu Amplas yang Diibaratkan Persegi Panjang... III-14 Gambar 3.10 Tampilan Awal Input Data SCREEN3 Sumber Area... III-16 Gambar 3.11 Tampilan Input Data Meteorologi SCREEN3 Sumber Area... III-18 Gambar 3.12 Tampilan Input Data Automated DistancesSCREEN3Sumber Area... III-18 Gambar 3.13 Tampilan Input Data Discrete DistancesSCREEN3 Sumber Area... III-19 Gambar 4.1 Jumlah Kendaraan Bermotor Berdasarkan Lokasi Pengamatan di Terminal Terpadu Amplas... IV-2 Gambar 4.2 Jumlah Kendaraan Bermotor Berdasarkan Jenis Kendaraan di Terminal Terpadu Amplas... IV-5 Gambar 4.3 Konsentrasi CO Observasi di Terminal Terpadu Amplas... IV-14 Gambar 4.4 Konsentrasi NO 2 Observasi di Terminal Terpadu Amplas... IV-14 Gambar 4.5 Input Data pada Model SCREEN3... IV-19 Gambar 4.6 Perbandingan Konsentrasi CO Observasi dengan Konsentrasi CO Prediksi... IV-22 Gambar 4.7 Perbandingan Konsentrasi NO 2 Observasi dengan Konsentrasi NO 2 Prediksi... IV-22 Gambar 4.8 Peletakan Alat Sampling... IV-24 viii

13 Gambar 4.9 Pemetaan Konsentrasi CO dan NO 2 Waktu Pagi di Terminal Terpadu Amplas... IV-28 Gambar 4.10 Pemetaan Konsentrasi CO dan NO 2 Waktu Siang di Terminal Terpadu Amplas... IV-30 ix

14 DAFTAR PERSAMAAN Persamaan 2.1 Persamaan Menghitung Beban Emisi... II-7 Persamaan 2.2 Persamaan Briggs Plume Rise... II-14 Persamaan 2.3 Persamaan Model SCREEN3Sumber Area... II-15 Persamaan 2.4 PersamaanIndex of Agreement untuk Menghitung Validasi Data... II-18 Persamaan 3.1 Persamaan Menghitung Konversi ppm ke dalam µg/m 3... III-11 Persamaan 3.2 Persamaan Menghitung Keliling Terminal Terpadu Amplas... III-14 Persamaan 3.3 Persamaan Menghitung Laju Emisi Polutan per Unit Area... III-15 Persamaan 3.4 Persamaan Menghitung Luas Terminal Terpadu Amplas... III-15 x

15 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN I Data Arah dan Kecepatan Angin Kota Medan Tahun LAMPIRAN II Windrose Kota Medan LAMPIRANIII Rincian Perhitungan Laju Emisi CO dan NO 2 per Unit Area pada 6 (enam) Titik Sampling LAMPIRAN IV Data Intensitas Radiasi Matahari dari Stasiun Klimatologi Sampali Rincian Perhitungan Konversi CO dari Satuan ppm ke µg/m 3 LAMPIRAN V Laporan Hasil Uji Parameter CO dan NO 2 dari Balai Teknik Kesehatan Lingkungan dan Pengendalian Penyakit (BTKLPP) Kota Medan LAMPIRAN VI Rincian Perhitungan Konversi CO dari Satuan ppm ke µg/m 3 LAMPIRAN VII Baku Mutu Udara Ambien Nasional LAMPIRAN VIII Rincian Perhitungan Uji Validasi LAMPIRAN IX Surat Rekomendasi Penelitian dari Balitbang Kota Medan LAMPIRAN X Lembar Kegiatan Asistensi Tugas Akhir xi