Parameter dan Karakteristik Pencemar Udara

Parameter dan Karakteristik Pencemar Udara

Jenis parameter pencemar udara didasarkan pada baku mutu udara ambien menurut Peraturan Pemerintah Nomor 41 tahun 1999, yang meliputi : Sulfur dioksida (SO₂), Karbon monoksida (CO), Nitrogen dioksida (NO₂), Oksidan (O₃), Hidro karbon (HC), PM 10 , PM 2,5, TSP (debu), Pb (Timbal), Dustfall (debu jatuh). Empat parameter yang lain (Total Fluorides (F), Fluor Indeks, Khlorine & Khlorine dioksida, Sulphat indeks) tidak akan dibahas, karena merupakan parameter pencemaran udara yang diberlakukan untuk daerah/kawasan industri kimia dasar.

(Sumber : PP No 41 Tahun 1999)

1. Sulfur oksida (SO_x)

Pencemaran oleh sulfur oksida disebabkan oleh dua komponen sulfur bentuk gas yang tidak berwarna, yaitu sulfur dioksida (SO₂) dan Sulfur trioksida (SO₃), dan keduanya disebut sulfur oksida (SO_x). Sulfur dioksida mempunyai karakteristik bau yang tajam, mudah terlarut dalam air, tidak berwarna, dan tidak mudah terbakar. Sebagaimana SO₃, pencemar sekunder yang terbentuk dari SO₂, seperti partikel sulfat, dapat berpindah dan terdeposisi jauh dari sumbernya. Sulfur trioksida merupakan komponen yang tidak reaktif.

Masalah yang ditimbulkan oleh polutan yang dibuat manusia adalah dalam hal distribusinya yang tidak merata sehingga terkonsentrasi pada daerah tertentu, bukan dari jumlah keseluruhannya, sedangkan polusi dari sumber alam biasanya lebih tersebar merata. Transportasi bukan merupakan sumber utama polutan SO_x tetapi pembakaran bahan bakar pada sumbernya merupakan sumber utama polutan SO_x, misalnya pembakaran batu arang, minyak bakar, gas, kayu dan sebagainya. Belerang dalam batu bara berupa mineral besi peritis atau FeS₂ dan dapat pula berbentuk mineral logam sulfida lainnya seperti PbS, HgS, ZnS, CuFeS₂ dan Cu₂S. Pembakaran bahan-bahan yang mengandung sulfur akan menghasilkan kedua bentuk sulfur oksida, tetapi jumlah relatif masing-masing tidak dipengaruhi oleh jumlah oksigen yang tersedia. Di udara SO₂ selalu terbentuk dalam jumlah besar. Jumlah SO₃ yang terbentuk bervariasi dari 1 sampai 10% dari total SO_x.

Mekanisme pembentukan SO_x dapat dituliskan dalam dua tahap reaksi sebagai berikut :

S + O₂ < --------- > SO₂

2 SO₂ + O₂ < --------- > 2 SO₃

SO₃ di udara dalam bentuk gas hanya mungkin ada jika konsentrasi uap air sangat rendah. Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO₃ dan uap air akan segera bergabung membentuk droplet asam sulfat (H₂SO₄ ) dengan reaksi sebagai berikut :

SO₂ + H₂O₂ ------------ > H₂SO₄

Komponen yang normal terdapat di udara bukan SO3 melainkan H₂SO₄ Tetapi jumlah H₂SO₄ di atmosfir lebih banyak dari pada yang dihasilkan dari emisi SO₃ hal ini menunjukkan bahwa produksi H₂SO₄ juga berasal dari mekanisme lainnya.

Setelah berada di atmosfir sebagai SO₂ akan diubah menjadi SO₃ (kemudian menjadi H₂SO₄) oleh proses-proses fotolitik dan katalitik. Jumlah SO₂ yang teroksidasi menjadi SO₃ dipengaruhi oleh beberapa faktor termasuk jumlah air yang tersedia, intensitas, waktu dan distribusi spektrum sinar matahari.

2. Karbon Monoksida (CO)

Karbon dan Oksigen dapat bergabung membentuk senjawa karbon monoksida (CO) sebagai hasil pembakaran yang tidak sempurna dan karbon dioksida (CO₂) sebagai hasil pembakaran sempurna. Karbon monoksida merupakan senyawa yang tidak berbau, tidak berasa dan pada suhu udara normal berbentuk gas yang tidak berwarna. Tidak seperti senyawa CO mempunyai potensi bersifat racun yang berbahaya karena mampu membentuk ikatan yang kuat dengan pigmen darah yaitu haemoglobin.

Sumber CO dapat berasal dari sumber alami ataupun sumber antropogenik. Sumber alami berupa pembakaran bahan fosil dengan udara, berupa gas buangan, misalnya dari lautan, oksidasi metal di atmosfer, pegunungan, aktivitas gunung berapi dan kebakaran hutan. Sedangkan sumber antropogenik antara lain berasal dari bermotor, terutama pengguna bahan bakar bensin. Berdasarkan laporan WHO (1992), dinyatakan paling tidak 90% dari CO di udara perkotaan berasal dari emisi kendaraan bermotor, sisanya berasal dari sumber tidak bergerak seperti pembakaran batubara dan minyak dari industri dan pembakaran sampah domestik. Selain itu, sumber CO dapat berasal dari dalam ruang (indoor), yaitu berasal dari tungku dapur rumah tangga dan tungku pemanas ruang, alat pemanas berbahan bakar gas, lemari es gas, kompor gas, dan cerobong asap yang bekerja tidak baik.

3. Nitrogen oksida (NOx)

Oksida Nitrogen (NOx) adalah kelompok gas nitrogen yang terdapat di atmosfir yang terdiri dari nitrogen monoksida (NO) dan nitrogen dioksida (NO₂). Walaupun ada bentuk oksida nitrogen lainnya, tetapi kedua gas tersebut yang paling banyak diketahui

sebagai bahan pencemar udara. Nitrogen monoksida merupakan gas yang tidak berwarna dan tidak berbau, sebaliknya nitrogen dioksida berwarna coklat kemerahan dan berbau tajam. Secara umum proses pembentukan gas NOx ini mengikuti persamaan reaksi :

N₂ + O₂ à 2NO

2NO + O₂ à 2NO₂

Pada suhu kamar, pembentukan NO yang dihasilkan dari reaksi antara gas oksigen dan gas nitrogen akan berlangsung sangat lambat. Berbeda dengan hal ini, pada

temperatur diatas 1200°C, gas oksigen dan gas nitrogen akan bereaksi sangat cepat untuk menghasilkan nitrit oksida.

Nitrogen monoksida terdapat diudara dalam jumlah lebih besar daripada NO₂. Pembentukan NO dan NO₂ merupakan reaksi antara nitrogen dan oksigen diudara sehingga membentuk NO, yang bereaksi lebih lanjut dengan lebih banyak oksigen membentuk NO₂. Udara terdiri dari 80% volume nitrogen dan 20% volume oksigen. Pada suhu kamar, hanya sedikit kecendrungan nitrogen dan oksigen untuk bereaksi satu sama lainnya. Pada suhu yang lebih tinggi (diatas 1210°C) keduanya dapat bereaksi membentuk NO dalam jumlah banyak sehingga mengakibatkan pencemaran udara. Dalam proses pembakaran, suhu yang digunakan biasanya mencapai 1210 – 1.765 °C, oleh karena itu reaksi ini merupakan sumber NO yang penting. Jadi reaksi pembentukan

NO merupakan hasil samping dari proses pembakaran.

Secara umum, sumber NO_x di alam berasal dari bakteri dan akitivitas vulkanik, proses pembentukan petir, dan emisi akibat aktivitas manusia (antropogenik). Emisi antropogenik NO_x terutama berasal dari pembakaran bahan bakar fosil seperti pembangkit tenaga listrik dan kendaraan bermotor. Sumber lain di atmosfer berupa proses tanpa pembakaran, contohnya dari hasil produksi asam nitrat, pengelasan, dan penggunaan bahan peledak.

NO₂ bersifat racun terutama terhadap paru. Kadar NO₂yang lebih tinggi dari 100 ppm dapat mematikan sebagian besar binatang percobaan dan 90% dari kematian tersebut disebabkan oleh gejala pembengkakan paru (edema pulmonari). Kadar NO₂ sebesar 800 ppm akan mengakibatkan 100% kematian pada binatang-binatang yang diuji dalam waktu 29 menit atau kurang. Percobaan dengan pemakaian NO₂ dengan kadar 5 ppm selama 10 menit terhadap manusia mengakibatkan kesulitan dalam bernafas. Selain itu juga gas NO₂ dapat menyebabkan hujan asam seperti sulfur oksida yang bersifat korosif dan dapat melarutkan logam berat yang ada ditanah serta mengganggu ekosistem yang ada.

4. Oksidan (O₃)

Oksidan (O₃) merupakan senyawa di udara selain oksigen yang memiliki sifat sebagai pengoksidasi. Oksidan adalah komponen atmosfir yang diproduksi oleh proses fotokimia, yaitu suatu proses kimia yang membutuhkan sinar matahari mengoksidasi komponen-komponen yang tak segera dioksidasi oleh oksigen. Senyawa yang terbentuk merupakan bahan pencemar sekunder yang diproduksi karena interaksi antara bahan pencemar primer dengan sinar.

Hidrokarbon merupakan komponen yang berperan dalam produksi oksidan fotokimia. Reaksi ini juga melibatkan siklus fotolitik NO₂. Polutan sekunder yang dihasilkan dari reaksi hidrokarbon dalam siklus ini adalah ozon dan peroksiasetilnitrat.

Ozon merupakan gas yang berwarna biru pucat pada temperatur dan tekanan ruang. Namun pada konsentrasi yang ditemukan di atmosfer, ozon tidak berwarna.

Ozon (O₃) merupakan senyawa oksidan yang memiliki sifat sebagai pengoksidasi kuat setelah fluor, oksigen dan oksigen fluorida. Meskipun di alam terdapat dalam jumlah kecil tetapi lapisan lain dengan bahan pencemar udara Ozon sangat berguna untuk melindungi bumi dari radiasi ultraviolet (UV-B). Ozon terbentuk diudara pada ketinggian 30 km dimana radiasi UV matahari dengan panjang gelombang 242 nm secara perlahan memecah molekul oksigen (O₂) menjadi atom oksigen tergantung dari jumlah molekul O₂ atom-atom oksigen secara cepat membentuk ozon. Ozon menyerap radiasi sinar matahari dengan kuat di daerah panjang gelombang 240-320 nm. Absorpsi radiasi elektromagnetik oleh ozon didaerah ultraviolet dan inframerah digunakan dalam metode-metode analitik.

5. Hidrokarbon

Struktur Hidrokarban (HC) terdiri dari elemen hidrogen dan korbon dan sifat fisik HC dipengaruhi oleh jumlah atom karbon yang menyusun molekul HC. HC adalah bahan pencemar udara yang dapat berbentuk gas, cairan maupun padatan. Semakin tinggi jumlah atom karbon, unsur ini akan cenderung berbentuk padatan. Hidrokarbon dengan kandungan unsur C antara 1-4 atom karbon akan berbentuk gas pada suhu kamar, sedangkan kandungan karbon diatas 5 akan berbentuk cairan dan padatan.

HC yang berupa gas akan tercampur dengan gas-gas hasil buangan lainnya. Sedangkan bila berupa cair maka HC akan membentuk semacam kabut minyak, bila berbentuk padatan akan membentuk asap yang pekat dan akhirnya menggumpal menjadi debu. Berdasarkan struktur molekulnya, hidrokarbon dapat dibedakan dalam 3 kelompok yaitu hidrokarban alifalik, hidrokarbon aromatik dan hidrokarbon alisiklis. Molekul hidrokarbon alifalik tidak mengandung cincin atom karbon dan semua atom karbon tersusun dalam bentuk rantai lurus atau bercabang.

Sebagai bahan pencemar udara, Hidrokarbon dapat berasal dari proses industri yang diemisikan ke udara dan kemudian merupakan sumber fotokimia dari ozon. HC merupakan polutan primer karena dilepas ke udara ambien secara langsung, sedangkan oksidan fotokima merupakan polutan sekunder yang dihasilkan di atmosfir dari hasil reaksi-reaksi yang melibatkan polutan primer. Kegiatan industri yang berpotensi menimbulkan cemaran dalam bentuk HC adalah industri plastik, resin, pigmen, zat warna, pestisida dan pemrosesan karet.

6. Timbal (Pb)

Timbal ( Pb ) merupakan logam lunak yang berwarna kebiru-biruan atau abu-abu keperakan dengan titik leleh pada 327,5°C dan titik didih 1.740°C pada tekanan atmosfer. Ia sangat lunak, mudah dibentuk, ductile, dan bukan konduktor listrik yang baik. Ia memiliki resistasi tinggi terhadap korosi. Senyawa Pb-organik seperti Pb-tetraetil dan Pb-tetrametil merupakan senyawa yang penting karena banyak digunakan sebagai zat aditif pada bahan bakar bensin dalam upaya meningkatkan angka oktan secara ekonomi. PB-tetraetil dan Pb tetrametil berbentuk larutan dengan titik didih masing-masing 110°C dan 200°C.

Karena daya penguapan kedua senyawa tersebut lebih rendah dibandingkan dengan daya penguapan unsur-unsur lain dalam bensin, maka penguapan bensin akan cenderung memekatkan kadar P-tetraetil dan Pb-tetrametil. Kedua senyawa ini akan terdekomposisi pada titik didihnya dengan adanya sinar matahari dan senyawa kimia lain diudara seperti senyawa holegen asam atau oksidator.

Sumber pencemaran timbal (Pb) terbesar berasal dari pembakaran bensin, dimana dihasilkan berbagai komponen timbal (Pb), terutama PbBrCl dan PbBrCl₂(Fardiaz, 1992). Timbal (Pb) dicampurkan ke dalam bensin sebagai anti letup atau anti knock aditif dengan kadar sekitar 2,4 gram/gallon. Timbal (Pb) yang digunakan untuk anti knock adalah tetraethyl timbal (C₂H₅)₄. Fungsi penambahan timbal (Pb) adalah dimaksudkan untuk meningkatkan bilangan oktana. Timbal (Pb) adalah bahan yang dapat meracuni lingkungan dan mempunyai dampak pada seluruh sistem di dalam tubuh. Timbal (Pb) dapat masuk ke tubuh melalui inhalasi, makanan dan minuman serta absorbsi melalui kulit.

7. Partikulat

Partikulat debu melayang (Suspended Particulate Matter/SPM) merupakan campuran yang sangat rumit dari berbagai senyawa organik dan anorganik yang terbesar di udara dengan diameter yang sangat kecil, mulai dari < 1 mikron sampai dengan maksimal 500 mikron. Partikulat debu tersebut akan berada di udara dalam waktu yang relatif lama dalam keadaan melayanglayang di udara dan masuk kedalam tubuh manusia melalui saluran pernafasan. Selain dapat berpengaruh negatif terhadap kesehatan, partikel debu juga dapat mengganggu daya tembus pandang mata dan juga mengadakan berbagai reaksi kimia di udara. Partikel debu SPM pada umumnya mengandung berbagai senyawa kimia yang berbeda, dengan berbagai ukuran dan bentuk yang berbada pula, tergantung dari mana sumber emisinya.

Karena komposisi partikulat debu udara yang rumit, dan pentingnya ukuran partikulat dalam menentukan pajanan, banyak istilah yang digunakan untuk menyatakan partikulat debu di udara. Beberapa istilah digunakan dengan mengacu pada metode pengambilan sampel udara seperti : Suspended Particulate Matter (SPM), Total Suspended Particulate (TSP), balack smake. Istilah lainnya lagi lebih mengacu pada tempat di saluran pernafasan dimana partikulat debu dapat mengedap, seperti inhalable/thoracic particulate yang terutama mengedap disaluran pernafasan bagian bawah, yaitu dibawah pangkal tenggorokan (larynx). Istilah lainnya yang juga digunakan adalah PM₁₀ dan PM_2,5.

PM (particulate matter) atau partikulat adalah suatu istilah untuk partikel padatan maupun cair di udara. Partikel berasal dari berbagai sumber baik bergerak maupun stasioner sehingga sifat kimia dan fisika partikel sangat bervariasi. Partikel-partikel ini memiliki berbagai ukuran dan bentuk serta dapat tersusun dari ratusan bahan kimia yang berbeda. Partikel primer adalah partikulat yang diemisikan langsung dari sumber, seperti : lokasi konstruksi, jalan beraspal, ladang, cerobong asap, dan kebakaran. Partikel sekunder terbentuk melalui reaksi substansi kimia di atmosfer seperti sulfur dioksida dan nitrogen oksida yang dipancarkan dari pembangkit listrik, industri, dan kendaraan bermotor.

PM_2,5 terdiri dari berbagai kombinasi senyawa sulfat, senyawa nitrat, senyawa karbon, amonium, ion hidrogen, senyawa organik, logam (Pb, Cd, V, Ni , Cu, Zn, Mn, dan Fe), dan partikel terikat air. Sumber utama PM_2,5 adalah pembakaran bahan bakar fosil, pembakaran vegetasi, serta peleburan dan pengolahan logam. Masa PM_2,5 di atmosfer adalah dari hari sampai minggu dan rentang jarak perjalanan dari 100 sampai 1000 km.

PM₁₀ merupakan salah satu pencemar udara primer. Menurut WHO, besarnya ukuran partikulat debu yang dapat masuk ke dalam saluran pernapasan manusia adalah yang berukuran 0,1 µm sampai dengan kurang dari 10 µm dan berada sebagai suspended particulate matter yang dikenal dengan nama PM₁₀.

Referensi :

Drajat, Agus. 2010. Pedoman Parameter Pencemaran Udara. [online]. Tersedia dalam

https://agus34drajat.files.wordpress.com/2010/10/pedoman-paramater-pencemaran-udara1.pdf diakses pada tanggal 5 Februari 2018.

PP No. 41 Tahun 1999 tentang Pengendalian Pencemaran Udara diunduh pada tanggal 5

Februari 2018.

Anonim. 2014. Pencemaran Udara. [online]. Tersedia dalam

https://airpollution2014.weebly.com/dampak-pencemaran-udara---nitrogen-oksida

https://airpollution2014.weebly.com/dampak-pencemaran-udara---sulfur-dioksida.html

https://airpollution2014.weebly.com/dampak-pencemaran-udara---karbon-monoksida.html

https://airpollution2014.weebly.com/dampak-pencemaran-udara---oksidan-o3.html

https://airpollution2014.weebly.com/dampak-pencemaran-udara---partikulat.html

diakses pada 6 Februari 2018.