PEMODELAN DISPERSI SO 2 DARI SUMBER GARIS MAJEMUK DENGAN MODIFIKASI MODEL GAUSS DI JALAN MASTRIP RAYA DAN JALAN PAGESANGAN SURABAYA SELATAN

Transkripsi

1 PEMODELAN DISPERSI SO 2 DARI SUMBER GARIS MAJEMUK DENGAN MODIFIKASI MODEL GAUSS DI JALAN MASTRIP RAYA DAN JALAN PAGESANGAN SURABAYA SELATAN Wisnu Wisi Nugroho 1), Abdu Fadli Assomadi 2) 1 Mahasiswa Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-ITS, Surabaya Dosen Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-ITS, Surabaya Kampus Insitut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Keputih-Sukolilo, Surabaya *Wisnu_08@enviro.its.ac.id Abstrak Kawasan Surabaya Selatan merupakan salah satu daerah dengan perkembangan yang pesat pada sektor transportasi. Jalan Mastrip dan Pagesangan yang terletak pada daerah Surabaya Selatan merupakan penyumbang emisi terbanyak pada daerah tersebut, sehingga pemodelan ini dilakukan pada kedua jalan tersebut. Penelitian ini memiliki 2 tujuan, tujuan pertamanya adalah Menghitung Estimasi konsentrasi SO 2 dengan menggunakan modifikasi model Gauss dari sumber garis majemuk dan menghitung besarnya kontribusi pencemar. Pembangunan model dispersi menggunakan hukum Gauss ini memiliki 3 tahapan yaitu pengumpulan data sekunder,pembuatan model dan verikasi dan tahap terakhir adalah validasi. Pengumpulan data sekunder dilakukan untuk data perhitungan kepadatan lalu lintas, data meteorologi dan data indeks sumber pencemar udara (ISPU). Pembuatan model dilakukan dengan mengolah data kepadatan lalu lintas sehingga menghasilkan beban emisi, data meteorologi untuk mendapat musim dan pengaruh angin dan dimodelkan sehingga menghasilkan konsentrasi ambient pada titik penerima yaitu ISPU, kemudian dilakukan perbandingan untuk 4 tahun dan 1 tahun sebagai verifikasi. Kemudian dilakukan validasi yang dibandingkan dengan data primer dari sampling. Dari hasil pemodelan ini didapat besarnya kontribusi pencemar S0 2 yang bersumber dari kegiatan transportasi adalah sebesar 0,04% dimana besarnya konsentrasi yang dihasilkan adalah sebesar 0,149 µg/m 3. Dapat disimpulkan bahwa konsentrasi penyumbang pencemar SO 2 dari sektor transportasi sangat kecil sekali hal ini dikarenakan pemodelan tidak melihat pengaruh dari pencemaran dari sektor lain. Kata kunci : Pemodelan dispersi Gauss, Pencemaran Udara, Sulfur Dioksida (SO 2, ) Abstract South Surabaya area is one area with great development in the transport sector. Jalan Mastrip and Pagesangan which is located on Surabaya area South is an contributor emissions of largest on those regions, so the modeling this is done on both road such. This study has two goals, his first goals is to calculate estimates of SO2 concentration using a modified Gaussian models of multiple line sources and calculate the contribution of pollutant. Development of dispersion models using the Gauss law has three stages, namely the secondary data collection, modeling and verification and validation is the last stage. Secondary data collection performed for the calculation of the density of data traffic, meteorological data and data sources of air pollutant index (ISPU). Modeling carried out by processing the data density of traffic load resulting emissions, meteorological data to get the season and the effects of wind and modeled ambient concentrations resulting in the ISPU at the receiving point, then do the comparison for 4 years and 1 year as verification. Then validated in comparison with primary data from the sampling. These modeling results obtained from the contribution of pollutant S02 sourced from transport activities amounted to 0.04% where the magnitude of the resulting concentration is equal to μg/m3. Can be

2 concluded that the concentration of SO2 pollutant contributor from the transport sector is very small this is because modeling does not see the impact of pollution from other sectors. Keywords: Gauss Dispersion Modelling, Air Pollution, Sulphur dioxide (SO 2 ) 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Surabaya sebagai ibukota Propinsi Jawa Timur merupakan pusat dari berbagai macam kegiatan, termasuk kegiatan ekonomi. Perkembangan perekonomian di Surabaya mengakibatkan meningkatnya jumlah kendaraan, baik kendaraan pribadi maupun kendaraan niaga yang menyebabkan kompleksnya jenis kendaraan. Kompleksnya jenis kendaraan menyebabkan pemakaian bahan bakar minyak yang semakin meningkat. Peningkatan bahan bakar minyak menyebabkan banyaknya pencemaran udara terjadi, salah satu gas pencemar hasil kegiatan transportasi adalah gas SO 2. Salah satu daerah dengan kandungan pencemar SO 2 tertinggi adalah Surabaya Selatan, dikarenakan Surabaya Selatan merupakan daerah penghubung antara Surabaya dengan daerah disekitarnya. Hal ini diperkuat dengan adanya data dari alat ISPU (Index Standard Pemncemaran Udara) yang menyatakan bahwa daerah Suarabaya Selatan merupakan daerah dengan konsentrasi pencemar SO 2 tertinggi dibandingkan daerah surabaya lainnya pada tahun-tahun terakhir. Dari data sekunder yang didapatkan dari Badan Lingkungan Hidup Kota Surabaya pada bulan Desember 2011, menyatakan bahwa tingkat pencemar SO2 pada Surabaya Selatan mencapai 382,78 µg/m 3. ISPU merupakan salah satu alat pemantauan kualitas udara milik pemerintah. Alat ini diperlukan dikarenakan dapat mengamati tingkat polusi yang terjadi di suatu daerah secara kontinyu dan dalam jangka waktu yang lama. Kekurangan dari alat ISPU adalah biaya pembuatan alat yang mahal dan perawatan yang juga memakan biaya yang relatif tinggi dan terjadinya salah penentuan titik pemantauan dikarenakan alat ISPU tidak bisa secara langsung menetukan letak pencemar udara yang paling tinggi pada suatu daerah. Maka dari itu untuk membantu mengurangi permasalahan pada alat ISPU dibutuhkan suatu metoda lain dalam melakukan pengamatan kualitas udara. Salah satu metoda yang digunakan adalah dengan memakai pemodelan. Dengan pemodelan kita dapat melakukan suatu simulasi untuk menentukan pola dispersi sehingga kita dapat memprediksi besarnya pencemar yang ada di daerah tersebut dan pola penyebarannya kemudian kita dapat mengetahui jarak efektif yang aman terhadap polutan tersebut. Jarak efektif ini dapat digunakan sebagai kebijakan pemerintah terhadap mengatur tata guna lahan di daerah tersebut. Penelitian ini dilakukan pada Jalan Mastrip Raya dan Jalan Simowan. Jalan tersebut dipilih sebagai sumber dikarenakan terletak dalam radius 5km dari alat ISPU dan memiliki transportasi yang padat juga banyaknya cerobong pabrik. Pemilihan jalan juga berdasarkan arah angin dominan, berdasar data BMKG Juanda arah angin dominan bertiup ke arah Timur. Arah angin juga digunakan sebagai pendukung dalam penentuan kinetika transport gas pencemar yang juga dihubungkan dengan kecepatan angin dan stabilitas atmosfer. 1.2 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk Mengaplikasikan model yang terbangun sehingga mendapat nilai konsentrasi ambient pada penerima dari sumber garis majemuk (multiple line sources) di Jalan Mastrip Raya dan Jalan Pagesangan dan menentukan besar kontribusi SO 2 terhadap ambient.

3 2. Metodologi Penelitian 2.1 Pengumpulan data sekunder Peta Wilayah Surabaya Selatan Data kualitas udara ambient dari ISPU Data ISPU yang diambil merupakan data 5 tahun terakhir yang terletak di Jl. Gayungan Surabaya Selatan. Data ISPU ini digunakan sebagai pembanding dengan perhitungan model yang telah dilakukan. Data meteorologi dari BMKG Juanda Data meteorologi berupa arah dan kecepatan angin dan curah hujan. Data meterologi digunakan untuk mengetahui pola dispersi dari sumber pencemar. Data Dinas Perhubungan - Klasifikasi jalan Klasifikasi jalan dipilih berdasar fungsinya. Pada pemodelan ini, tidak ada pengaruh antara jalan satu arah dan jalan dua arah karena hanya menghitung beban emisi. - Jumlah dan kepadatan lalu lintas Jumlah kendaraan digunakan untuk mengetahui beban emisi yang didapat dari jalan-jalan yang digunakan sebagai sumber dan mendapat faktor konfersi bahan bakar berdasar jenis kendaraannya. Jumlah kendaraan dan kepadatan lalu lintas didapatkan dari Dinas Perhubungan Surabaya selama 5 tahun terakhir. Faktor Emisi Faktor emisi digunakan untuk menghitung laju emisi dari tiap jenis kendaraan. Data didapatkan dari Penelitian Terdahulu 2.2 Pembangunan model Penelitian ini dilakukan dengan tahapan: 1. Perhitungan beban emisi dilakukan dengan pengolahan data Trafic counting 2. Menghitung pengaruh meteorologikal terhadap proses dispersi di atmosfer, ditentukan dengan menyesuaikan kondisi di lapangan. Pengaruh arah angin yakni mempengaruhi arah dispersi pencemar dan konsentrasi di titik tertentu. 3. Memodelkan dispersi dengan data-data sekunder yang diperoleh dan akan dibandingkan dengan data ISPU untuk mengetahui nilai selisihnya. Data ISPU dibagi 2 kelompok pengolahan/analisis yaitu: Data 4 tahun diolah berdasarkan musim kemarau dan hujan. Pengolahan data tersebut antara lain: rata-rata, nilai maksimum dan minimum, dan dikoreksi apakah alat detektor dilakukan kalibrasi pada hari tertentu dan bagaimana pola datanya setelah dikalibrasi. Data 1 tahun, diolah sama seperti di atas. digunakan untuk verifikasi model yang dibangun berdasarkan data 4 tahun sebelumnya. 4. Validasi untuk menghitung nilai kontribusi dilakukan dengan membandingkan data primer/hasil sampling udara ambien dengan konsentrasi hasil pemodelan yang digunakan sebagai nilai kontribusi pencemar dari sektor transportasi. 3. Hasil dan Pembahasan 3.1 Perhitungan konsentrasi SO 2 (C model ) Untuk menghitung konsentrasi SO2 menggunakan persamaan berikut : y 2 K 2 y C exp dy y y y

4 Q ( z H ) 2 ( z H ) 2 K exp exp u. z 2 2z 2 2z Untuk mempermudah perhitungan digunakan variable baru seperti : y B y Jadi persamaan perhitungan konsentrasi akan berubah menjadi : Atau : C K y2 exp 2 y1 C Dimana : C = konsentrasi pencemar (gr/m 3 ) Q = laju emisi (gr/dt m) x = jarak sumber ke penerima (m) y = panjang jalan (m) u = kecepatan angin rata-rata (m/dt) σy = koefisien dispersi horizontal (m) σz = koefisien dispersi vertikal (m) B 2 2 K ( G G ) Hasil perhitungan konsentrasi SO 2 pada musim kemarau dan musim hujan Tahun dapat dilihat di Tabel 1 dan Tabel 2 berikut : Tabel 1 Konsentrasi SO 2 pada musim kemarau Tahun dy Jalan Musim Kemarau Q (g/m.jam) x (km) y1 (m) y2 (m) σy (m) σz(m) C Pagesangan 4 tahun 0,273 1,223-26,7 26,7 109,37 136,99 0,023 Mastrip 4 tahun 1,862 1, ,08 175,38 0,747 Pagesangan 1 tahun 0,06 1,223-26,7 26,7 109,37 136,99 0,00498 Mastrip 1 tahun 0,487 1, ,08 175,38 0,144 (Sumber : Hasil analisa) Tabel 2 Konsentrasi SO 2 pada musim hujan Tahun Jalan Q (g/m.jam) x (km) y1 (m) Musim Hujan y2 (m) σy (m) σz(m) C Pagesangan 4 tahun 0,273 1,223-26,7 26,7 109,37 136,99 Mastrip 4 tahun 1,862 1, ,08 175,38 0,025 0,791 C model total 0,771 0,149 C model total 0,816

5 Jalan Q (g/m.jam) x (km) y1 (m) Musim Hujan y2 (m) σy (m) σz(m) C Pagesangan 1 tahun 0,060 1,223-26,7 26,7 109,37 136,99 0,00498 C model total 0,149 Mastrip 1 tahun 0,487 1, ,08 175,38 0,144 (Sumber : Hasil analisa) 3.2 Pembahasan C model 4 tahun Dari Tabel 1 dan Tabel 2 dapat diketahui bahwa ada perbedaan konsentrasi SO 2 pada musim hujan dan musim kemarau. Konsentrasi SO 2 pada musim hujan lebih tinggi daripada musim kemarau. Hal ini menunjukkan bahwa perbedaan musim memberikan pengaruh terhadap pembentukan konsentrasi SO 2. Kecepatan angin dalam hal ini juga mempengaruhi perhitungan C model. Semakin tinggi kecepatan angin maka semakin rendah konsentrasi SO 2 yang dihasilkan. 3.3 Pembahasan C model 1 tahun Pada Tabel 1 dan Tabel 1 menunjukkan bahwa C model memiliki konsentrasi rata-rata yang lebih kecil daripada C ISPU. Hal ini disebabkan karena pembangunan model secara matematis tidak melihat pengaruh alam yang terjadi, baik itu waktu tinggal pencemar maupun kinetika reaksi yang terjadi di udara. Hal lain yang mempengaruhi konsentrasi ISPU adalah adanya kemungkinan ISPU menerima gas pencemar dari sumber lain seperti sumber titik (point source) dan pencemar dari pemukiman. 3.4 Validasi model Validasi model dapat diketahui dengan cara membandingkan konsentrasi suatu pencemar yang dimodelkan, dengan hasil pengukuran langsung dilapangan. Setelah dilakukan validasi maka dapat diketahui besarnya kontribusi gas pencemar yang akan diteliti. Dari hasil pengukuran di lapangan didapatkan konsentrasi SO 2 ambient sebesar 369,32 µg/m 3. % Kontribusi =100% - % Kontribusi =100% - Cambien Cmodel Cambien 369,32 0, ,3262 % Kontribusi = 100% - 99,960% = 0,04% x 100% x 100% Dari hasil perhitungan tersebut dapat diketahui bahwa kontribusi SO 2 dari sumber line source atau transportasi sebesar 0,04 %. Pencemaran gas SO2 di udara terbesar berasal dari gas buangan dari industri. Jadi perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk perhitungan konsentrasi SO 2 dari sumber lain sehingga dapat diketahui kontribusi SO 2 di udara dari berbagai sumber pencemar. 4. Kesimpulan Penelitian ini menghasilkan kesimpulan : 1. Dari hasil perhitungan C model dengan menggunakan model Gauss, didapatkan hasil sebagai berikut : a. Konsentrasi nitrogen dioksida (SO 2 ) pada musim kemarau tahun adalah 0,771 µg/m 3 dan pada musim hujan tahun adalah 0,816 µg/m 3. Konsentrasi nitrogen dioksida (SO 2 ) pada musim kemarau tahun 2011 adalah 0,149 µg/m 3 dan pada musim hujan tahun 2011 adalah 0,149 µg/m 3

6 2. Besar kontribusi nitrogen dioksida (SO 2 ) dari sumber multiple line sources terhadap ambient yaitu 0,04 %. 5. Daftar Pustaka Allen, Andrew T Atmospheric Dispersion Models. Air Quality Control Handbook. New York: McGraw-Hill. Anonim. A Pemerintah RI No. 41 Tahun 1999 tentang Pengendalian Pencemaran Udara Anonim Udara ambien bagian 9 : penentuan lokasi pengambilan contoh uji pemantauan kualitas udara Roadside. SNI Anonim Peraturan gubernur Jawa Timur no 10 tahun 2009 tentang baku mutu udara ambient dan sumber emisi tidak bergerak di Jawa Timur. Gubernur Jawa Timur. Azman, K., dan Kocijan J Dynamical System Identification Using Gaussian Process Models with Incorporated Local. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 24, Charest, Marc R. J., dkk Effects of gravity and pressure on laminar coflow methane air diffusion flames at pressures from 1 to 60 atmospheres. Combustion and Flame, 158, Colls, Jeremy Air Pollution. Spon Press. London Cooper, C. D., dan Alley, F. C Air Pollution Control 3 rd Edition. Waveland Press Inc. USA Cooper, C. D., dan Alley, F. C Air Pollution Control 2 nd Edition. Waveland Press Inc. USA Departemen Kesehatan Parameter Pencemar Udara dan Dampaknya terhadap Kesehatan. Jakarta Direktorat Jendral Bina Marga Republik Indonesia Panduan Penentuan Klasifikasi Fungsi Jalan di Wilayah Perkotaan Grineski, Sara E., dkk Children s asthma hospitalizations and relative risk due to nitrogen dioxide (NO 2 ): Effect modification by race, ethnicity, and insurance status. Environmental Research, 110, Heinhson, R. J Sources and Control of Air Polution. Prenntice Hall Upper Saddle River. New Jersey IPCC Revised 2007 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories: Reverence Manual. Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. Cambridge Monks, P. S., dkk Atmospheric composition change global and regional air quality. Atmospheric Environment, 43, Nevers, N. D Air Pollution Control Engineering 2 nd Edition. McGraw-Hill Internasional. Singapore Palupi, Retno Dewi Penerapan Gaussian Line Source Model dalam Perumusan Strategi Pengelolaan Pencemar Gas CO dari Aktivitas Transportasi di sepanjang Jalan Ahmad Yani Kota Surabaya. Thesis. Jurusan Teknik Lingkungan FTSP ITS. Surabaya

7 Petersen, William B Users Guide for PAL A Gaussian Plume Algorithm for Point, Area and Line Sources. Enviromental Sciences Research Laboratory. Research Triangle Park. North Carolina. EPA-600/ Purwohardjo, Umaryono U, Pengukuran Horizontal. Bandung: Jurusan Teknik Geodesi ITB Skene, Katherine J., dkk Modeling effects of traffic and landscape characteristics on ambient nitrogen dioxide levels in Connecticut. Atmospheric Environment, 44, Tjasjono, B Klimatologi Umum. ITB. Bandung Vallero, Daniel Fundamentals of Air Pollution 4 th Edition. Academic Press. USA Wredho,A.2011.<URL: