Sesi 3B: Metodologi Sampling gas polutan

Transkripsi

1 Sesi 3B: Metodologi Sampling gas polutan Komponen-komponen: 3B-1: Peralatan sampling automatik Ozon (O3) dan sulfur dioksida (SO2) 3B-2: Peralatan sampling automatik Nitrogen dioksida (NO2) dan karbon monoksida (CO) 3B-3: Peralatan sampling Pasif 1

2 Sesi3B-1: Peralatan sampling Automatik Dan Monitor untuk O 3 dan SO 2 2

3 Kelebihan dan Kekurangan Sampling Aktif 3 Kelebihan : Data resolusi tinggi ( 1 jam atau kurang ) umumnya untuk oksida-oksida nitrogen, CO, SO 2, dan debu Data dapat dialirkan ke internet (real-time) Bebas dari pengaruh kecepatan angin Kekurangan : Monitor bisa mahal Diperlukan operator yang terlatih Diperlukan perawatan yang reguler dan biaya pemeliharaan (kalibrasi, jaminan mutu)

4 4 Contoh Konsentrasi Ozon harian

5 Metode Fotometri Ultaviolet Untuk Ozon (O 3 ) Metode Fotometri Ultraviolet i. Prinsip dasar operasional ii. Deskripsi Instrumen iii. Instalasi iv. Kalibrasi dan pemeriksaan operasional 5

6 Metode Fotometri Ultraviolet Untuk Ozon (O 3 ) (i) Prinsip dasar Operasional Cahaya Ultraviolet melewati sel yang berisi sampel udara Intensitas Cahaya Ultraviolet diabsorpsi berbanding lurus dengan banyaknya ozon yang ada ( Hukum Lambert-Beer) Sample udara yang tidak mengandung ozon akan memberikan pembacaan absorpsi blanko. 6

7 (ii) Deskripsi Instrument Ozone (O 3 ): Teledyne API Schematic 7

8 8 Contoh Analyzer Ozone (O3)

9 (iii) Instalasi Peralatan analyzer Ozon (O 3 ) Monitor dipasang dalam shelter, gedung atau laboratorium mobil dengan temperatur terkontrol. Sampel udara dari udara ambien ( udara luar) harus melewati pipa teflon atau gelas. Pipa gelas dilengkapi botol untuk menangkap binatang kecil dan air jika diperlukan. Udara bersih dan kering diperlukan untuk kalibrasi dan sistem pemeriksaan gas zero dan gas span( gas dengan konsentrasi tertentu) Pemeriksaan gas zero/span pada monitor ozon dan data yang keluar dapat dibuat secara automatik Kriteria penempatan alat harus diikuti. 9

10 (iv) Ozon (O 3 ): Kalibrasi dan pemeriksaan operasional Lakukan pemeriksaan gas zero/span setiap minggu Melakukan pemeriksaan kalibrasi zero/span setiap 3 bulan Melakukan pemeriksaan aliran udara setiap 6 bulan 10

11 Sulfur dioksida (SO 2 ): Metode Pulsed Fluorescence Metode Pulsed Fluorescence i. Prinsip dasar operasional ii. Deskripsi Instrument iii. Instalasi iv. Kalibrasi dan pemeroiksaan operasional v. Menampilkan data output 11

12 Sulfur dioksida (SO 2 ): Pulsed Flourescence (i) Prinsip dasar operasional : Metode deteksi berdasarkan pada 3 langkah proses 1. SO2 + Sinar UV pulse menghasilkan molekul tereksitasi 2. SO2 mengabsorpsi energi UV menghasilkan SO2* 3. SO2* akan kembali menjadi SO2 dan mengemisikan sinar fluorescence, yang dideteksi oleh PMT 12

13 (ii) Deskripsi Instrumen Sulfur dioksida (SO 2 ): Skema Teledyne API 13

14 Contoh Gambar Sulfur dioksida (SO2) Analyzers 14

15 (iii) Sulfur dioksida (SO2): Instalasi 15 Monitor dipasang di shelter, gedung atau lab-mobil dengan temperatur terkontrol. Sampel udara dari udara ambien harus melewati Tabung Teflon atau kaca. Udara bersih dan kering dibutuhkan untuk pemeriksaan gas zero dan untuk mengencerkan gas standar untuk menghasilkan gas span Pemeriksaan gas zero / span dan output data dapat diautomatiskan.

16 (iv) Sulfur dioksida (SO 2 ): Kalibrasi dan Pemeriksaan Operasional Lakukan pemeriksaan gas zero/span setiap minggu Melakukan pemeriksaan kalibrasi zero / span setiap 3 bulan Melakukan pemeriksaan aliran udara setiap 6 bulan 16

17 Sulfur dioksida (SO2): Penampilan data Teledyne - API Konsentrasi Sulfur dioksida ditampilkan dalam satuan ppb atau ppm. Update data setiap menit Data dapat disimpan and dirata-ratakan oleh sistem akuisisi sebagai rata rata jam-jaman,dsb Perubahan konsentrasi SO 2 yang cepat di udara mungkin tidak semuanya terdeteksi. Sistem Autoranging membantu mendeteksi nilai konsentrasi yang tinggi. 17

18 18 Contoh Peralatan /analyzer automatik yang tersusun dalam rak lemari.

19 Perkiraan harga untuk Monitor Automatik atau Kontinyu Ozone Chemiluminescent Monitor US $ 9,400 Sulfur Dioxide Fluorescence Monitor US $ 9,500 Clean Air Supply US $ 4,000 Dynamic Calibrator US $ 5,000 Shelter, Temperature Controlled US $ 5,000 19

20 Sesi 3B-2: Peralatan Sampling Udara Ambien Dan Monitor untuk NO 2 and CO 20

21 Nitrogen dioksida (NO2): Metode Chemiluminescence Metode Chemiluminescence i. Prinsip dasar operasional ii. Deskripsi Instrumen iii. Instalasi iv. Kalibrasi dan Pemeriksaan Operasional v. Penampilan Data dan Output 21

22 Nitrogen dioksida (NO 2 ): Chemiluminescence (i) Prinsip dasar Operasional NO2 ditentukan dengan cara pengukuran fotometri intensitas cahaya tidak langsung, ketika nitrogen oksida (NO) berekasi dengan ozon (O3) membentuk NO2 dan mengemisikan cahaya (chemiluminescence) Pertama, NO2 secara kuantitatif direduksi menjadi NO oleh sebuah konverter Kedua, NO yang terbentuk dari reduksi NO2 and NO yang ada di dalam udara bereaksi dengan dengan O3 yang dihasilkan dari ozon generator di dalam monitor. Konsentrasi yang terukur adalah konsentrasi total dari oksida-oksida nitrogen (NOx). Ketiga, NO yang sudah ada dalam sampel udara dideteksi Keempat, Konsentrasi NOx dikurangi kons. NO = Kons. NO2 22

23 (ii) Deskripsi Instrumen Nitrogen dioksida (NO 2 ): Skema 23

24 24 Contoh Gambar Analyzer Nitrogen dioksida (NO 2 )

25 (iii) Nitrogen dioksida (NO 2 ): Instalasi Monitor dipasang di shelter, gedung atau lab-mobil dengan temperatur terkontrol. Sampel udara dari udara ambien harus melewati Tabung Teflon atau kaca. Udara bersih dan kering dibutuhkan untuk pemeriksaan gas zero dan untuk mengencerkan gas standar dalam tabung silinder untuk menghasilkan gas span Pemeriksaan gas zero / span dan output data dapat diautomatiskan. 25

26 (iv) Nitrogen dioksida (NO 2 ): Kalibrasi dan Pemeriksaan Operasional Lakukan pemeriksaan gas zero/span setiap minggu Melakukan pemeriksaan kalibrasi zero / span setiap 3 bulan Dengan menggunakan suatu sistem titrasi fasa gas Melakukan pemeriksaan aliran udara setiap 6 bulan 26 Pemeriksaan efisiensi katalitik konverter NO 2 setiap 3 bulan

27 27 Sistem titrasi fasa Gas Untuk Kalibrasi NO 2

28 (v) Nitrogen dioksida (NO 2 ): Penampilan data dan output Konsentrasi oksida-oksida nitrogen ditampilkan dalam satuan ppb atau ppm. Updated data setiap 1 menit tergantung jenis monitornya Konsentrasi dinyatakan sebagai NOx, NO, dan NO2 Data dapat disimpan and dirata-ratakan oleh sistem akuisisi sebagai rata rata jam-jaman,dsb Perubahan yang cepat dari konsentrasi NO/NO2 di udara ambien dapat menghasilkan data yang salah sebagai hasil proses siklus 28

29 Karbon monoksida (CO): metode Gas Filter Correlation (GFC) Metode Gas Filter Correlation i. Prinsip dasar operasional ii. Deskripsi Instrumen iii. Instalasi iv. Kalibrasi dan Pemeriksaan Operasional v. Operasional vi. Penampilan Data dan Output 29

30 Karbon monoksida (CO): Gas Filter Correlation (i) Prinsip dasar operasional Sinar Infrared (IR) diabsorpsi oleh CO di dalam sampel udara Absorpsi sinar IR oleh CO dalam sampel udara dibandingkan dengan absorpsi gas standar dalam sebuah gas filter wheel yang terdapat di dalam monitor Energi IR yang hilang yang melewati sel ( tabung) sampel udara dibandingkan dengan signal gas standar yang diketahui konsentrasinya, dan konsentrasi CO dihitung dengan persamaan hukum Lambert-Beer 30

31 (ii) Deskripsi Instrumen Skema diagram Instrumen CO dengan Konverter opsional 31

32 32 Contoh Gambar Analyzer Karbon monoksida (CO)

33 (iii) Karbon monoksida (CO): Instalasi Monitor dipasang di shelter, gedung atau lab-mobil dengan temperatur terkontrol. Sampel udara dari udara ambien harus melewati Tabung Teflon atau kaca. Udara bersih dan kering dibutuhkan untuk pemeriksaan gas zero dan untuk mengencerkan gas standar dalam tabung silinder untuk menghasilkan gas span Pemeriksaan gas zero / span dan output data dapat diautomatiskan. 33

34 (iv) Karbon monoksida (CO): Kalibrasi dan Pemeriksaan Operasional Lakukan pemeriksaan gas zero/span setiap minggu Melakukan pemeriksaan kalibrasi zero /span setiap 3 bulan Melakukan pemeriksaan aliran udara setiap 6 bula 34

35 (v) Karbon monoksida (CO): Penampilan API Data dan Output Konsentrasi CO ditampilkan dalam satuan ppm Kisaran Pengukuran dapat dipilih ; 0-1 ppm, 0-1,000 ppm Data dapat disimpan secara internal dan ditampilkan kemudian sebagai rata-rata jama-jaman, dsb. Remote control dan akses data yang ditampilkan juga tersedia. 35

36 Perkiraan biaya untuk Monitor Automatik atau kontinyu Monitor Nitrogen dioksida US $ 10,000 Karbon monoksida US $ 10,800 Clean Air Supply US $ 4,000 Dynamic Calibrator US $ 5,000 Shelter, Temperature Controlled US $ 5,000 36

37 Sesi 3B-1: Peralatan Pasif Sampling Udara Ambien Dan Monitor untuk O 3, SO 2, NO 2 dan CO Ogawa Passive Badges CSIRO Passive Diffusion Samplers GRADKO Passive Gas Samplers 37

38 Pasif Sampling Kelebihan : Kompak, portable, tidak mengganggu, murah Mampu mengukur tingkat polusi rata-rata dengan kisaran waktu periode sampling yang lebih luas (jam sampai bulan) Tidak perlu pengawasan, tak berisik, dan dapat digunakan dalam lingkungan yang berbahaya. Dapat digunakan untuk sampling indoor. Outdoor dan personal sampler. Tidak diperlukan pelatihan yang banyak ( tidak perlu skill yang tinggi) Kelemahan : Digunakan sebagai pengukuran pendahuluan Tidak dapat mengukur konsentrasi puncak ( mungkin telah melebihi Nilai ambang batas) Tidak dapat mengukur aliran udara 38

39 (1) Badge Pasif sampler Ogawa untuk SO 2, NO 2, dan O 3 (i) Prinsip operational Diffusi Reaksi kimia pada permukaan yang telah ditreated Konsentrasi diperoleh dengan integrasi waktu sampling 39

40 (ii) Deskripsi Instrumen Perakitan Sampler Ogawa 40

41 41 Badge Pasif sampler Ogawa untuk SO 2, NO 2, dan O 3

42 (iii) Badge Pasif Sampler : Instalasi dan Penggunaannya Sample untuk SO 2, NO 2, dan O 3 Pembersihan Deionized water Udara kering Pembebanan dan Perakitan Gunakan ruangan yang bersih; Meja yang bersih dan bagian atas yang dilapisi kertas tisu atau kerta biasa Gunakan plastik atau sarung tangan bebas debu atau sarung tangan dari bahan vinil. Simpan Badge Sampler dalam kantong plastik Sampler diberi label dengan sistem penomoran yang unik 42

43 (iii) Badge Pasif sampler Ogawa : Instalasi dan penggunaannya ( lanjutan) 43 Pelepasan /pembongkaran sampler (setelah sampling) Gunakan ruangan yang bersih; Meja yang bersih dan bagian atas yang dilapisi kertas tisu atau kertas Gunakan plastik yang bebas debu atau sarung tangan dari bahan vinil Simpan filter (sampler) dalam botol 8 ml berlabel. Pengiriman ke Laboratorium Ion Kromatografi Semua Badge Pasif harus disimpan dalam kantong pengiriman yang tertutup rapat dengan disertai Form permohonan untuk analisis. Sample blanko dibutuhkan untuk setiap jenis polutan yang diukur

44 44 Badge Pasif Sampler Ogawa Kelebihan Mudah digunakan Ideal untuk mencari hot spots Luas cakupan dengan biaya rendah Tidak ada daya listrik yang dibutuhkan Badge pasif sampler dapat digunakan kembali Kekurangan Sampel terpadu diperlukan Mungkin terjadi kontaminasi pada saat dirakit dan dibongkar Membutuhkan alat kromatografi ion untuk analisis polutan Harus dilengkapi dengan blanko lapangan

45 (iv) Badge Pasif Sampler Ogawa : Persyaratan dan kebutuhan untuk pengukuran Ruangan yang bersih untuk preparasi dan anlisis Ion chromatograph (IC) Standar untuk kalibrasi IC masing-masing jenis polutan Perhitungan konsentrasi polutan 45 Buku Catatan Laboratorium

46 Perkiraan Biaya : Pasif Sampler Ogawa Perakitan badge US $ 72 Treated Filters US $ 112 per pack of 40 Ion Chromatograph (IC) US $ 12,000 Biaya analisis IC US $ 75 Perkiraan Upah ( pembersihan, perakitan dan pembongkaran ) ~ 1/2 hour 46

47 Pilot Studi EPA NO 2 Near-Road mengandalkan Pasif Sampler Baru saja menyelesaikan pilot studi pemantauan NO2 pinggir jalan menggunakan pasif sampler Ogawa Telah selesai pada 6 lokasi di seluruh Amerika Persiapan untuk penyebaran jaringan sampling aktif NO2 nasional selama dua tahun berikutnya Pasif Sampler dikirim melalui kurir ke lab. untuk penentuan konsentrasi NO 2 and NOx Digunakan sebagai alat skrining ( pengukuran pendahuluan ) sebelum melangkah lebih lanjut ke jaringan pemantauan yang lebih mahal atau membutuhkan waktu lebih 47

48 (2) Pasif Difusif Sampler CSIRO CSIRO = Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization Lembaga Pemerintah yang fokus pada penelitian ilmiah di Australia Mendesain sampler untuk gas, debu dan air hujan, spesial untuk digunakan di lingkungan tropis tanpa pengawasan, diujikan di seluruh Asia tropis Dua desain mereka sekarang berlisensi untuk industri dengan komersial dan dijual secara internatioanl (i) Prinsip dasar operasioanl Diffusi Reaksi kimia pada permukaan yang ditreated Konsentrasi diperoleh dengan integrasi waktu 48

49 (ii) Deskripsi Instrumen Percobaan untuk SO 2 dan NO 2 Murah dapat digunakan untuk penelitian dan meyakinkan hasil pengukuran Tidak diperlukan energi listrik Efektif pada konsentrasi rendah, tetapi dengan kehilangan presisi pengukuran CSIRO has extensively validated the passive samplers against active samplers 49

50 50 Gambar Pasif Gas Sampler CSIRO

51 51 (iii) Validasi Instrumen: CSIRO SO 2 -bulanan Vs data lapangan

52 CSIRO SO 2 Validasi Instrumen: mingguan Vs Data Lapangan 52

53 Kesimpulan dari data pengukuran lapangan dengan CSIRO Presisi Pengukuran 5 10% for NO 2 samplers at ~15 ppb 5-10% untuk sampler NO 2 pada 15 ppb 10 24% untuk sampler SO 2 pada ppb Hasil dari difusi pasif dapat dianggap kualitatif Hasil dari pengukuran pasif sampler dapat dianggap secara kualitatif 53

54 (3) Pasif Gas Sampler GRADKO Lokasi perusahaan di Ingris Sampler sangat mudah digunakan dan dipasang, tidak perlu pelatihan, tidak perlu listrik dan kalibrasi Sampler untuk pengukuran NO 2, SO 2, atau VOC Prinsip dasar operasional (i) (ii) Diffusion Difusi Reaksi kimia pada permukaan absorben yang telah di treated Konsentrasi diperoleh dengan integrasi waktu 54

55 (ii)deskripsi Instrumen: Sampler SO 2 GRADKO 55 Tabung dari polimer Fluorinated ethylene, dilengkapi dengan tutup karet termoplastik, yang mengandung adsorben Dilengkapi denganfilter dengan porositas 1.0 mm filter untuk mencegah masuknya debu bersulfur tinggi. Dimensi Tabung : 71 mm panjang x 11mm diameter dalam Periode exposure yang direkomendasikan : 1 4 minggu Uptake rate: 45.6x10-6 m 3 /hr Waktu penyimpanan : 12 minggu dari preparasi Limit deteksi : 0.8 ppb untuk perioda sampling 2 minggu

56 Pasif Sampling NO 2 GRADKO Tabung akrilik dengan tutup karet thermoplastik yangberwarna yang mengandung adsorbent 2 jenis adsorben: 20% triethanolamine/deionized water (grey cap) 50% triethanolamine/acetone (red cap) Dimensi Tabung : 71mm panjang x 11mm diameter dalam Periode waktu sampling yang direkomendasikan : 2 4 minggu Uptake rate: 68.8x10-6 m 3 /hr Waktu penyimpanan : 12 minggu sejak preparasi Limit deteksi : 0.8 ppb (gray cap) 1.4 ppb (red cap) Untuk kedua sample perlu periode sampling lebih dari 2 minggu 56

57 GRADKO Rapid Air Monitor Fast uptake rate NO 2 : ml/min at 20 o C VOCs: Didesain untuk perubahan dan laju yang diatur dapat menngukur gas volatil dan semi volatil secara simultan Periode sampling pendek seperti iajm atau kurang kurang dari satu jam Produk baru di perkenalkan pada musim panas

58 (iv) Persyaratan Pengukuran SO 2 : Konsentrasi ion sulfur yang secara kimia terabsorpsi ditentukan secara kuantitatif dengan kromatografi ion NO 2 : Konsentrasi NO2 yang terabsorpsi secara kimia ditentukan secara kuantitatif dengan spectrofotometri UV/Visible. 58

59 Sampler dengan metode basah (Wet Chemistry) 59 Prinsip dasar operasional Menggunakan tabung Impinger atau bubbler Polutan terperangkap dalam pereaksi kimia Laju alir udara yang konstan dengan pompa Penangan dan perawatan sample Untuk Analisis sering digunakan metode colorimetri Kelemahan : Peralatan Sampling terbuat dari gelas ( mudah pecah) Gangguan berasal dari spesi gas yang lain Perlu perhatian dalam pengawetan sampel Bahan absorben sering tidak tersedia Diperlukan laboratorium kimia secar penuh

60 Karbon monoksida (CO) Tabung Difusi Draeger Onset HOBO monitor 60

61 Draeger Tubes Prinsip dasae operasional Penyerapan polutan pada media yang menghasilkan perubahan warna 61

62 62 Tabung Difusi Draeger untuk CO

63 Sampling tabung Draeger Kelebihan Dapat mengukur secara pembacaan real-time Murah untuk digunakan Kekurangan Sulit untuk membaca skala waktu Dipengaruhi oleh kelemaban relatif dan temperatur yang tinggi Kemungkinan mendapat gangguan dari senyawa lain 63

64 Onset HOBO CO Monitor Peralatan elektronik yang dapat mendeteksi dan membaca CO secara real-time Sensor Elektrokimia 64

65 65 Gambar Onset HOBO CO Monitor

66 Onset HOBO CO Monitor Kelebihan Mudah digunakan Dioperasikan dengan baterai tanpa perlu kawat Pengguna dilengkapi dengan selectable start time/date dan sampling interval Wall mounted Serbaguna dengan 3 rentang deteksi Murah dalam pembiayaan Dapat bertahan selama 5 tahun Cocok untuk penggunaan di dalam ruangan (indoor) 66 Kekurangan Harus memiliki penutup untuk cuaca Dibutuhkan komputer dan sofware untuk download data

67 Perkiraan biaya untuk Monitor CO Draeger Tube (box of 10) US $ 89 HOBO US $ 220 Needs software, USB adapter, US $ 180 and computer to download data (This price does not include computer.) 67

68 Sesi 3B Review Metode Kontinyu dan Pasif Untuk pengukuran gas polutan telah didiskusikan. Ozon (O 3 ) Sulfur dioksida (SO 2 ) Nitrogen dioksida (NO 2 ) Carbon monoksida (CO) 68