PERANCANGAN DETEKTOR ASAP SEDERHANA UNTUK MENJAGA KESEHATAN SISTEM PERNAPASAN MASYARAKAT Satriya Ary Hapsara 1,2*, Umi Muflihatun Nurul Azizah 2, Yodhi Anggara P 2, Yospina Reru 1,2 1 Program Studi Fisika,Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana 2 Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Sains Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana *Email : satrya_ary@rocketmail.com LATAR BELAKANG Di belahan dunia, terdapat sejumlah gunung gunung berapi yang tidak aktif, yang kemudian aktif, yang kemudian aktif karena adanya aktivitas pergeseran lempeng bumi. Hal ini tidak dapat dipungkiri karena Indonesia merupakan salah satu negara yang terdiri dari banyak gunung berapi, disamping Jepang, New Zealand, Italia, Hawai dan Filipina. Berikut disajikan prosentase penyebaran gunung berapi didunia (Geologi Lingkungan 1, 2003) dalam Tabel 1 Tabel 1. Prosentase penyebaran gunung berapi di dunia No. Negara / Daerah Prosentase (%) 1 Indonesia 99 2 Solomon 95 3 Guenia Baru 90 4 Italia 41 5 Islandia 39 6 Negara Pasifik 03 7 Dataran Rendah Viktoria 01 Sekalipun di daerah gunung berapi, bukan alasan bahwa masyarakat tidak membangun pemukiman sebagai tempat tinggal tetap disekitarnya. Pada kenyataannya, banyak 100
masyarakat Indonesia yang membangun pemukiman di kawasan gunung berapi. Hal tersebut bisa disebabkan karena material letusan gunung berapi yang terbentuk setelah terjadinya letusan gunung berapi sangat berguna dalam pengelolaan bidang pertanian, khususnya kesuburan tanah pertanian. Hal ini diperkuat dengan pendapat para pakar tanah yang menyatakan bahwa material letusan gunung berapi merupakan bahan yang kaya akan unsur pupuk (P, K, Ca, dan Mg). Pada hari kamis (3/2/1993) pukul 03.50 WIB, gunung Semeru, gunung tertinggi di pulau Jawa memuntahkan lavanya. Menurut Pos Vulkanologi (Surya, 4 februari 1994) material yang dimuntahkan mencapai volume 4 juta meter kubik. Berdasarkan hasil analisis Direktorat Vulkanologi (1979) terhadap material letusan gunung Semeru dapat dikonversikan terhadap nilai setara (ekivalen) pupuk yang disajikan dalam Tabel 2 (Geologi Lingkungan 1, 2003) Tabel 2. Banyaknya pupuk yang terkandung dalam material letusan Semeru sebanyak 4 juta meter kubik No Pupuk Jumlah Harga Satuan Harga 1 TSP 9.77771 Rp. 450, 00 Rp. 4.399.650, 00 2 KCl 126.671 Rp. 500, 00 Rp. 63.335.500, 00 3 Kiserit 197.714 Rp. 1.000, 00 Rp. 197.714.000, 00 4 Kapur 743.228 Rp. 200, 00 Rp. 148.657.600, 00 Harga Total Rp. 415.106.750, 00 Dari data diatas setidaknya memberikan bukti bahwa material letusan gunung berapi sangat bermanfaat dalam pengelolaan kesuburan tanah pertanian. Namun hasil dari abu vulkanik gunung berapi tidak hanya memberikan keuntungan seperti yang disebutkan diatas, berikut jenis parameter pencemar udara didasarkan pada baku mutu udara ambien menurut Peraturan Pemerintah Nomor 41 tahun 1999, meliputi ( http://chem-is-try.org 2 ) : Sulfur Dioksida (SO x ) Karbon Monoksida (CO) Ozon (O3) Haidro karbon (HC) PM 10, Partikel debu (PM 2,5) TSP (debu) Pb (Timah Hitam) Dari parameter pencemar udara tersebut, senyawa kimia fase gas yang terkandung dalam abu vulkanik hasil letusan gunung berapi adalah Sulfur Dioksida (SO 2 ) dan Karbon Monoksida (CO) ( http:heniputra.com 3 ). dari sumber netral ( Wikipedia.org 4 ) disebutkan bahwa, gas yang dihasilkan berupa Hidrogen Sulfida (H 2 S) dan Nitrogen Dioksida (NO 2 ). Makalah ini hanya membatasi fokus masalah pada kandungan gas yang terdapat pada abu vulkanik. Karena senyawa kimia dalam fase gas ini lebih muah dihirup dans ulit untuk di deteksi kecuali dengan teknologi khusus. Berikut dijelaskan dampak senyawa kimia dalam fase gas yang berdampak buruk terhadap kesehatan manusia ( http://rachmariska.wordpress.com 5 ) Tujuan dan Manfaat Gagasan dari ide detektor asap ini sendiri bertujuan untuk mendeteksi adanya polutan yang diakibatkan oleh letusan gunung berapi. Udara yang tercemar polutan hasil dari letusan gunung berapi akan dengan mudah dihirup oleh masyarakat sekitar dan memiliki dampak buruk untuk kesehatan masyarakat sekitar. Manfaat dari ide ini dapat dimanfaatkan sebagai tanda bahaya pencemaran udara dan memberikan kontribusi keamanan kesehatan sistem pernapasan kepada masyarakat yang menetap di kawasan gunung berapi. TEORI Dampak senyawa kimia fasa gas yang dihasilkan ole abu vulkanik terhadap kesehatan masyarakat : 101
Sulfur Oksida (SO x ). Berpengaruh pada iritasi sistem pernapasan. Beberapa penelitian menunjukkan iritasi tenggorokan dapat terjadi jika kadar Sulfur Dioksida lebih besar dari 5 ppm. Individu yang sangat sensitif dapat terjadi pada kadar 1 2 ppm. Berbahaya bagi kesehatan terutama terhadap orang tua dan penderita yang mengalami penyakit kronis pada sistem pernafasan kardiovaskular. Karbon Monoksida (CO). Dapat mengakibatkan turunnya berat janin dan meningkatkan jumlah kematian bayi serta kerusakan otak Nitrogen Dioksida (NO 2 ). Kadar NO2 yang lebih tinggi dari 100 ppm dapat mematikan sebagian besar binatang percobaan dan 90% dari kematian tersebut disebabkan oleh gejala pembengkakan paru paru ( edema pulmonary ). Terhadap manusia sendiri dapat mengakibatkan kesulitan bernafas pada kadar 5 ppm 10 ppm. Tabel 3 menjelaskan tentang pengaruh pencemaran udara, terutama komponen yang terdapat pada abu vulkanik yang didasarkan pada ISPU (Indeks Standar Pencemar Udara) (rachmariska.wordpress.com). Tabel 3. Pengaruh Indeks Standar Pencemar Udara Kategori Rentang (ppm) Karbon Monoksida Nitrogen Dioksida (NO 2 ) Sulfur Dioksida (SO 2 ) Baik 0 50 Tidak ada efek Sedikit berbau Luka pada beberapa spesies tumbuhan akibat kombinasi SO 2 * Sedang 51 100 Perubahan kimia darah tapi tidak terdeteksi Berbau Luka pada beberapa spesies tumbuhan* Tidak Sehat 101 199 Peningkatan pada kardiovaskular pada perokok yang sakit jantung Bau dan kehilangan warna, peningkatan reaktifitas pembuluh tenggorokan pada penderita asma kerusakan tanaman* Sangat Tidak Sehat 200 299 kardiovaskular pada orang bukan perokok yang berpenyakit jantung, dan akan tampak beberapa kelemahan yang terlihat sensitifitas pasien yang berpenyakit asma dan bronkitis sensitifitas pada pasien asma dan bronkas Berbahaya > 300 Tingkat bahaya bagi semua populasi Detektor Asap Detektor asap merupakan piranti yang berfungsi untuk mendeteksi adanya asap. Detektor terdiri atas LDR (Light Dependent Resistor) dan diode yang peka cahaya yaitu LED (Light Emitting Diodes). Pada detektor 102
asap dilengkapi dengan alarm sehingga kita dapat mengetahui tingkat pencemaran asapnya. Namun, pada makalah ini kami tidak menggunakan alarm, karena rangkaian yang kami buat merupakan ide dasar untuk pembuatan detektor asap yang lebih kompleks. Fungsi alarm ini kami gantikan dengan Voltmeter (alat pengukur tegangan). METODOLOGI Berikut rangkaian dari detektor asap sederhana +9 Volt R = 1kΩ LED ground Gambar 1 HASIL & PEMBAHASAN LDR +9 Volt R = 1kΩ Cara Kerja Alat Detektor asap dirangkai seperti pada gambar.1 diatas. LED yang bernyala dan LDR saling dihadapkan. LED ditutup dengan corong hitam supaya cahaya terfokus ke LDR, begitu pula dengan LDR. Ketika asap timbul, asap akan memasuki corong dan (cahaya dari) LED akan tertutupi oleh asap sehingga intensitas cahaya menjadi berkurang dan LDR akan menangkap intensitas cahaya tersebut. Tanggapan dari LDR berupa bunyi alarm. Tapi pada rangkaian yang kami buat, kami gunakan hasil dari pengukuran Voltmeter. Pada percobaan yang kami laksanakan. Kami gunakan asap rokok yang ditiupkan ke arah LED. Intensitas cahaya akan segera terbaca oleh LDR yang ditunjukkan dari hasil pengukuran Voltmeter. Hasil pengukuran Voltmeter ketika menggunakan asap rokok sangatlah kecil, sebab asap rokok yang dihasilkan tidak terlalu pekat. Oleh karena itu, indikator kepekatan dari asap ini kami gantikan dengan lipatan kertas. Tebal lipatan kertas dianalogikan dengan kepekatan asap. Tampak bahwa hasil pengukuran tegangan semakin besar pula (terlampir dalam Hasil). Hasil dari pengukuran tegangan yang dihasilkan dapat dilihat dibawah ini : Hasil Percobaan 1 Menggunakan asap rokok. Hasil pengukuran tegangan mendekati 0 Volt. Hal ini disebabkan karena kepekatan asap rokok dalam satu kali hembusan dan dua kali hembusan pada Voltmeter tidak menunjukkan hasil yang signifikan. Karena asap sangat cepat berhambur dengan udara. Percobaan 2 Menggunakan analogi lipatan kertas Lipatan ke - Pengukuran Tegangan 0 0, 3 Volt 1 0, 66 Volt 2 0, 718 Volt 3 0, 8 Volt 4 0, 863 Volt Lipatan kertas dianalogikan sebagai kepekatan asap. Tampak bahwa, semakin banyak lipatan kertas nilai tegangan semakin tinggi. Sehingga Inilah yang menjadi ide dasar kami untuk membuat detektor asap yang lebih kompleks untuk KESIMPULAN Kesehatan merupakan faktor penting sebagai penunjang kualitas hidup seseorang. Gangguan kesehatan tidak hanya disebabkan oleh faktor gizi yang ditentukan dari makanan yang dikonsumsinya. Tetapi bisa juga karena 103
adanya pencemaran lingkungan, dan yang paling banyak ditemui adalah pencemaran udara, yang disinggung dalam makalah ini adalah pencemaran udara karena abu vulkanik akibat aktivitas gunung berapi. Masyarakat disekitar gunung berapi aktif akan sering menghirup abu vulkanik yang mengandung senyawa senyawa kimia dalam fasa gas yang amat berbahaya, seperti sulfur dioksida ( SO 2 ), karbon monoksida ( CO ), hydrogen sulfide ( H 2 S ) dan nitrogen dioksida ( NO 2 ). Senyawa senyawa kimia tersebut yang terkandung dalam abu vulkanik dapat dihirup pada ambang batas tertentu (skala tertentu). Namun, masyarakat disekitar gunung berapi tidak dapat menentukan pada ambang batas berapa abu vulkanik dapat dihirup. Maka dengan detektor yang lebih kompleks dapat diketahui tingkat pencemaran yang membahayakan kesehatan sistem pernafasan. 104