PERILAKU ZAT PENCEMAR DI ATMOSFER

Transkripsi

1 PERILAKU ZAT PENCEMAR DI ATMOSFER

2 Pengantar Pencemaran udara dapat didefinisikan sebagai kondisi atmosfer yang terdiri atas senyawa-senyawa dengan konsentrasi tinggi diatas kondisi udara ambien normal, sehingga menimbulkan dampak negatif bagi manusia, hewan, vegetasi, maupun benda lainnya.

3 Pengantar Senyawa-senyawa tersebut dapat berupa elemen kimia alami maupun buatan (hasil kegiatan manusia) maupun elemen yang terbawa udara.

4 Pengantar Berdasarkan UU No. 23/1997, pencemaran udara didefinisikan sebagai masuknya atau dimasukkannya zat, energi, dan/atau komponen lainnya ke dalam udara ambien oleh kegiatan manusia, sehingga mutu udara ambien turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan udara ambien tidak dapat memenuhi fungsinya.

5 Pengantar Masalah pencemaran udara merupakan isu lingkungan yang sangat penting bagi Indonesia dan bagi negara-negara lain di dunia, maka pemerintah negara-negara dunia termasuk Indonesia telah meratifikasi sejumlah konvensi internasional dalam hal pengendalian pencemaran udara

6 Pengantar Contoh : Konvensi Wina (1985) mengenai Protection of Ozone Layer, Protokol Montreal (1987) mengenai Substance that Deplete the Ozone Layer, dan UNFC (1992) tentang Climate Change.

7 Pencemaran Udara Kontributor pencemaran udara terbesar adalah akibat kegiatan manusia, yaitu sektor energi. Pencemaran udara merupakan masalah global.

8 Pembagian lapisan atmosfer-1

9 Pembagian lapisan atmosfer-2 Lapisan Ketinggian (km) Temperatur (C) Komposisi Spesi kimia Troposphere 0-11 km 15 s/d -56 N2, O2, CO2, H2O Stratosphere km -56 s/d -2 O3 Mesophere km -2 s/d -92 O2*, NO* Thermosphe re km -92 s/d 1200 O2*, O*, NO*

10 KOMPOSISI GAS DALAM UDARA BERSIH (TIDAK TERCEMAR) Gas Udara kering (%) µg/m³ Nitrogen 78, Oksigen 20, Air - - Argon 0, Karbon dioksida 0, Neon 0, Helium 0, Metan 0, Krypton 0, Oksida nitrogen 0, Hidrogen Xenon Organik 0,

11 Sistem Pencemaran Udara Sumber Emisi Pencemar Atmosfer Mixing & transformasi kimia Receptor Antropogenik Biogenik Transportasi Pengenceran Fenomena Fisik Reaksi kimia etc Manusia Tumbuhan Hewan Material

12 Sumber Pencemaran Udara : Biogenik : letusan gunung berapi, dekomposisi biotik, etc. Antropogenik: transportasi, dan jenis konversi energi lainnya.

13 Sumber Biogenik-1 Sumber pencemar alamiah timbul dengan sendirinya tanpa ada pengaruh dari aktivitas manusia Contoh : meletusnya gunung berapi : pengemisian SO2, H2S, CH4, dan partikulat kebakaran hutan : mengemisikan HC, CO, dan partikulat berupa asap.

14 Sumber Biogenik-2 Masalah terhadap kesehatan dan lingkungan dapat muncul sebagai akibat pengemisian pencemar biogenik. Sumber biogenik bukan merupakan main contributor dalam kasus pencemaran udara perkotaan. Sumber pencemaran yang uncontrolled tapi terjadi occasionally.

15 Sumber Antropogenik-1 Sumber statis : cerobong industri kawasan industri, dan lain-lain; tingkat dan laju pengemisian serta jenis pencemar dari sumber statis sangat tergantung dari proses produksi yang ada dalam industri; contoh : industri semen didominasi oleh partikulat.

16 Sumber Antropogenik-2 Sumber bergerak : transportasi; jenis pencemar yang diemisikan tergantung dari bahan bakar dan sistem ruang bakar yang digunakan contoh : mesin jet didominasi oleh pengemisian gas NOx

17 Penyebaran konsentrasi zat pencemar Dipengaruhi Faktor Meteorologi Arah dan kecepatan angin, temperatur, tekanan, curha hujan, sinar matahari, stabilitas atmosfer dll. Topografi Daerah cekungan, dataran rendah, pegunungan, lembah dll. Sumber emisi Kendaraan bermotor, cerobong, pemukimam ( urban area).

18 Klasifikasi zat pencemar udara-1 Berdasarkan kondisi fisiknya a. Partikulat ( debu, aerosol) b. Gas ( CO, NOx, Hidrokarbon) Berdasarkan proses pembentukannya a. Zat pencemar primer, zat pencemar yang ada di udara ambien berasal dari zat pencemar dari sumber emisi ( SO2, CO, H2S dll) b.zat pencemar sekunder zat pencemar yang ada di udara ambient berasal dari hasil reaksi kimia yang terjadi di udara ambien ( misalnya Ozon, H2SO4, dll)

19 ZAT PENCEMAR UDARA PRIMER & SEKUNDER

20 Klasifikasi umum zat pencemar Partikulat Senyawa sulfur Senyawa Nitrogen Senyawa Carbon ( SO2, H2S, SO3, H2SO4, MSO4) ( NO, NO2, NH3, MNO3) ( CO, CO2) Senyawa Organik ( Hidrokarbon, aldehide dll)

21 Zat Pencemar utama Debu ( Suspended particulate matter) Sulfur dioksida Karbonmonoksida Oksida-oksida nitrogen ( NOx) Hidrokarbon Oksidan ( ozon)

22 WAKTU RETENSI BERBAGAI GAS DI ATMOSFIR Gas Waktu Retensi Siklus Ar - Ne - Kr - Tidak ada siklus Xe - N thn O 2 10 thn biologis dan mikrobiologis CH 4 7 thn biogenik dan kimiawi CO 2 15 thn antropogenik dan biogenik CO 65 hari antropogenik dan kimia H 2 10 thn biogenik dan kimiawi N 2 O 10 thn biogenik dan kimiawi SO 2 40 hari antropogenik dan kimiawi NH 3 20 hari biogenik, kimiawi, dan rainout NO + NO 2 1 hari antropogenik, kimiawi, dan sinar/cahaya O 3? kimiawi HNO 3 1 hari kimiawi dan rainout H 2 O 10 hari He 10 thn Psiko-kimiawi

23 Reaksi kimia di atmosfer Berkaitan dengan siklus a. oksida anorganik ( CO,CO2, NOx, SO2 ) b. Ozon c. Reduktan ( CO, H2S, SO2) d. Senyawa organik Terjadi dalam fasa: gas, liquid, dan fasa solid ( partikulat) Melibatkan interaksi anatara sinar matahari dengan molekul zat pencemar.

24 Reaksi Atmosferik Precursor Gases (HCs, NOx, etc) sunlight Products of Atmospheric Reaction (oxigenated HCs, PAN, etc)

25 Pencemar Udara Partikulat Partikulat : Terbagi dua: solid liquid Ukuran : m m Komposisi : organik anorganik

26 Berbagai istilah untuk nama partikulat No. Istilah Keterangan 1. Partikulat Berbagai bentuk solid atau liquid dengan ukuran 0, µ 2. Aerosol Berbagai bentuk solid atau liquid dengan ukuran mikroskopis 3. Dust Bentuk solid dengan ukuran > ukuran koloid 4. Fly Ash Partikel halus dari hasil pembakaran yang mengandung sisa bahan bakar yang tidak terbakar. 5. Fog Aerosol yang terlihat 6. Fume Partikel yang terbentuk dari kondensasi dan reaksi kimia dengan ukuran < 1 µ 7. Mist ( kabut) Dispersi tetesan air dengan ukuran 0, µ 8. Partikel Dispersi untuk solid dan liquid 9. Smoke Partikel halus yang berasal dari pembakaran 10. Soot Partikel-partikel karbon 11 Smog Campuran smoke dan fog

27 Pembagian ukuran partikulat

28 Perilaku partikulat Diffusi ( partikel debu terdiffusi dalam gas) Koagulasi ( partikel-partikel debu bersatu membentuk partikel yang lebih besar ) Scavenging ( Partikel debu terperangkap dalam liquid dan mengendap) Sedimentasi ( partikel debu mengendap karena gaya gravitasi) Kondensasi ( partikel debu berkondensasi dengan uap air Adsorpsi ( partikel debu mengadsorpsi molekul gas pencemar di sekitarnnya

29 Perilaku partikulat di atmosfer

30 Jenis senyawa sulfur di atmosfer SO2 (Sulfur dioksida ) SO3 (Sulfur trioksida) H2SO4 ( Asam sulfat) H2S ( Hydrogen disulfida) CH3S ( Metil sulfida CH3SCH3 ( dimetil sulfida) CS2 ( Carbon disulfida) COS ( Karbonil sulfida) CH3SSCH3 ( Metil disulfida)

31 Sifat SO2 Gas tidak berwarna, Tidak mudah terbakar Mudah teroksidasi O + SO2 + (M) SO3 + (M) O3 + SO2 SO3 + O2 NO2 + SO2 SO3 + NO NO3 + SO2 SO3 + NO2 N2 O5 + SO2 SO3 + N2O4

32 REAKTIF SPESIES SULFUR DI ATMOSFER

33 Oksida-oksida Nitrogen N2 + O NO 2 NO + O NO2 NO2 + hv --- NO + O * 3NO2 + H2O --- 2HNO3 + NO

34 SIKLUS NITROGEN GLOBAL : biogenik

35 SIKLUS NITROGEN GLOBAL : setelah dipengaruhi oleh aktivitas manusia

36 Karbonmonoksida (CO) Gas tidak berwarna Tidak berbau Sangat Stabil Waktu tinggal 2-4 bulan Sumbernya dari pembakaran tidak sempurna Mengalami penyisihan menjadi CO2 yang diserap oleh tumbuhan CO + OH* CO2 + H*

37 Hidrokarbon Berbagai jenis hidrokarbon ( C1-C6) Dibedakan atas : MHC = Methanic Hydrocarbon ( CH4) NMHC = Non Methanic Hydrocarbon ( C2- C6) THC = Total Hydrocarbon THC = MHC + NMHC Sebagai prekursor untuk reaksi smog fotokimia

38 Photochemical Smog Photochemical smog adalah fenomena pencemaran udara, yaitu terjadinya kabut yang berwarna kecoklatan, banyak mengandung oksidan, yang dihasilkan dari reaksi fotokimia antara NOx dengan hidrokarbon yang dikatalisis oleh sinar matahari Smog fotokimia mengandung : NO2, O3, H2O2, Formaldehide, HNO3, Para Asil NItrat ( PAN) dll.

39 Smog Fotokimia Timbul sebagai akibat terjadi reaksi fotokimia antara pencemar-pencemar udara, khususnya pencemar HC dan NOx dengan bantuan sinar matahari. Terbentuk smog (smoke + fog), contoh terkenal : LA smog. Dampak : iritasi terhadap mata dan kulit. Skala dampak : lokal dan regional.

40 Reaksi pembentukan smog fotokimia

41 Reaksi pembentukan smog fotokimia

42 Global Warming( Pemanasan Global) Terjadi sebagai akibat peningkatan emisi gas rumah kaca yang memiliki kemampuan berinteraksi dengan energi sinar gelombang infra merah yang dipantulkan oleh permukaan bumi. Selanjutnya molekul gas akan melepaskan energi tersebut dalam bentuk panas ke lingkungan sekitarnya. Global warming berguna untuk menjaga agar tidak terjadi perubahan temperatur yang drastis antara siang dan malam

43 Global Warming Gas-gas rumah kaca : CO, CO 2, CH 4, N 2 O, uap air, dan lain-lain. Efek global warming : climate change, peningkatan muka air laut, dll. Skala fenomena : global.

44 Penipisan Lapisan Ozon Timbul sebagai akibat penggunaan dan pengemisian gas-gas yang memiliki stabilitas tinggi CFC. CFC baru akan bereaksi dan reaktif di lapisan stratosfer, dimana terdapat lapisan ozon yang berguna untuk melindungi bumi dari sinar gelombang pendek.

45 Ozon stratosfer sebagai filter UV Reaksi pembentukan ozon O2 + hv O + O ( < 242,5 nm ) O2 + O ---- O3 O + O2 + M ---- O3 + M Reaksi penguraian ozon O3 + hv ---- O2 + O ( < 325 nm )

46 Reaksi pengrusakan O3 oleh CFC CF2Cl2 + hv Cl * + CClF2 Cl* + O ClO* + O2 ClO* + O ---- Cl* + O2 1 molekul CFC dapat merusak ribuan molekul ozon

47 KOMPOSISI PERILAKU OZON ATMOSFERIK

48 Hujan Asam Timbul sebagai akibat tingginya pengemisian pencemar udara, khususnya SO 2 dan NOx. Proses oksidasi di atmosfer mengakibatkan gas-gas tersebut berubah menjadi H 2 SO 4 dan HNO3 meningkatkan keasaman air hujan (deposisi basah).

49 Hujan Asam Dapat pula terjadi dalam bentuk deposisi kering terperangkap dalam bentuk partikel. Skala fenomena : regional hingga global.

50 PENYEBARAN HUJAN ASAM DI KOTA-KOTA BESAR DI INDONESIA