Pencemaran Udara

1. Pencemaran Udara

2. Tekanan Atmosfer (millibars) 0 200 400 600 800 1000 120 Suhu Tekanan Termosfer Mesopause 80 Stratopause Mesosfer Altitude (Km) 50 Stratosfer Tropopause Lapisan Ozon 20 Terpanasi dari Bumi Troposfer 0 -80 -40 0 40 80 120 Suhu (oC) Atmosfer bumi yang terdiri atas beberapa lapisan

3. 40 30 Stratosfer Stratospheric Ozon Altitude (Km) 20 10 Photochemical Ozon Troposfer 0 0 5 10 20 15 Konsentrasi Ozon (ppm) Distribusi konsentrasi ozon di troposfer dan stratosfer

4. Ozon yang terdapat di lapisan stratosfer merupakan hasil reaksi antara molekul oksigen dengan radiasi ultra violet (UV) matahari. Ozon di lapisan ini berperan sebagai tabir surya, yang menyerap 95% radiasi UV matahari sebelum sampai ke bumi. • Adanya filter UV menyebabkan : • manusia dan semua organisme dapat hidup di muka bumi, • melindungi manusia dari kanker kulit dan mata serta melindungi dari kerusakan sistem kekebalan tubuh, • mencegah oksigen di troposfer berubah menjadi ozon suatu polutan udara yang berbahaya.

5. Kelas utama bahan pencemar di udara

6. Bahan cemaran (polutan) udara dapat diklasifikasikan ke dalam 1) polutan primer dan 2) polutan sekunder. • Polutan primer adalah bahan kimia (polutan) yang dimasukkan secara langsung ke udara dalam konsentrasi yang membahayakan. Yang termasuk dalam kelompok ini adalah SO2, NO, NO2, CO dan bahan partikulat (debu dan jelaga). • Polutan sekunder adalah bentuk bahan kimia berbahaya di atmosfer yang terbentuk melalui reaksi kimia antara beberapa komponen kimia. Misalnya SO2 dapat bereaksi dengan O2 menjadi SO3. Kemudian SO3 dapat beraksi dengan uap air menjadi asam sulfat (H2SO4). Contoh lainnya adalah reaksi antara sinar matahari, hidrokarbon dan NO yang diemisikan oleh kendaraan bermotor dapat membentuk photochemical smog yang pedih bagi mata.

7. Photochemical dan Industrial Smog • Photochemical smog • Rekasi kimia yang diaktifkan oleh sinar matahari disebut reaksi fotokimia (photochemical reaction). Photochemical smog adalah campuran bahan yang mengandung polutan primer dan sekunder, yang terbentuk karena pengaruh sinar matahari. Proses pembentukan photochemical smog dapat dijelaskan sebagai berikut. Pembentukan photochemical smog, (N2 + O2 → 2NO) di dalam mesin kendaran bermotor dan boiler industri atau pembangkit listrik . Di dalam troposfer (2NO + O2 → 2NO2) yang berwarna coklat kekuningan dengan bau yang tidak enak. NO2 adalah gas yang menyebabkan warna awan menjadi kecoklatan pada siang hari, dikenal dengan nama brown air smog. • Di dalam atmosfer (3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO). Sebagian NO2 akan berubah menjadi nitric oxide dan atom oksigen jika terpapar radiasi ultra iolet (NO2 + radiasi UV → NO + O). Atom oksigen yang sangat reaktif ini kemudian bereaksi dengan oksigen membentuk ozon (O + O2 → O3). Atom oksigen dan ozon kemudian bereaksi dengan VOC (terutama hidrokarbon yang dilepas oleh vegetasi, kendaraan bermotor, stasiun pengisian bahan bakar dan instalasi penyulingan minyak) menghasilkan aldehyde. Selian itu hidrokarbon, oksigen, dan nitrogen dioxide bereaksi memebentuk peroxyacyl nitrates (PANs) (hidrokarbon + O2 + NO2 → PANs). • Secara kolektif, NO2, O3 dan PANs disebut sebagai photochemical oxidants, karena mereka dapat bereaksi dengan bahan tertentu di atmosfer (atau di dalam paru manusia). Ozon dan aldehydes dalam photochemical smog dapat mengiritasi saluran pernapasan dan merusak tubuh dan tanaman. Kota-kota besar yang memiliki penduduk padat dan banyak kendaraan, bersuhu panas, banyak sinar matahari, dan beriklim kering sudah dapat dipastikan memiliki photochemical smog.

8. Industrial smog • Lima puluh tahun yang lalu, kota besar seperti London Inggris dan Chicago USA membakar dalam jumlah sangat besar batu bara dan minyak berat (heavy oil) yang mengandung sulfur pada instalasi pembangkit listrik dan industrinya. Karena pembakaran di atas, selama musim dingin kota-kota tersebut terpapar oleh industrial smog yang mengandung 1) sulfur dioxide, 2) butiran suspensi sulfuric acid (aerosol yang mengandung asam sulfat) dan 3) dan campuran aerosol lainnya. • Proses pembentukan industrial smog sangat sederhana. Bila dibakar karbon dalam batu bara dan minyak akan terkonversi menjadi carbon dioxide (C + O2 → CO2) dan carbon monoxide (2C + O2 → 2CO). Sebagian karbon yang tidak terbakar akan berada di atmosfer membentuk jelaga (suspended particulate matter). • Sulfur yang terdapat dalam batu bara dan minyak juga akan bereaksi dengan oksigen membentuk sulfur dioxide, gas yang menyesakkan napas dan tidak berwarna (S + O2 → SO2). Di troposfer , sebagian sulfur dioxide bereaksi dengan oksigen membentuk sulfur trioxide (SO2 + O2 → 2SO3), selanjutnya bereaksi dengan uap air membentuk butiran air (aerosol) yang mengandung sulfuric acid (SO3 + H2O → H2SO4). Sebagian dari aerosol ini beraksi dengan ammonia di atmosfer membentuk partikel padat ammonium sulfate (2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4). Partikel garam yang lembut ini ditambah dengan jelaga karbon menghasilkan industrial smog yang berwarna abu-abu (smog gray-air).

9. Frekuensi terjadinya dan besar kecilnya smog di suatu daerah sangat dipengaruhi oleh: • topografi dan iklim lokal, • kepadatan penduduk, • jumlah industri, dan • bahan bahan yang digunakan dalam industri dan transportasi.

10. Pencemaran udara dapat menurun karena adanya: • Hujan; yang membantu membersihkan udara dari polutan. Oleh karena itu kota yang memiliki iklim kering lebih peka terhadap photochemical smog daripada kota beriklim basah. • Angin; membantu menyapu polutan pindah ke tempat lain atau mengencerkan kadar polutan sehingga kembali bersih.

11. Terdapat tiga faktor yang dapat menyebabkan terjadinya peningkatan pencemaran udara: • Bangunan di perkotaan, yang dapat menghalangi atau menurunkan kecepatan angin, sehingga mengurangi pengenceran polutan. • Bukit dan gunung, yang cenderung mengurangi aliran udara yang menuju lembah di bawahnya, sehingga polutan cenderung meningkat di dekat permukaan tanah. • Suhu tinggi, merangsang reaksi kimia sehingga terbentuk photochemical smog.

12. Udara lebih dingin Udara dingin Udara hangat a. Kondisi Normal Inversi suhu menghalangi polutan yang terdapat di lapisan dekatpermukaan tanah naik ke atas.

13. Udara dingin Lapisan inversi suhu hangat Udara dingin b. Kondisi Inversi Suhu

14. Hujan Asam • Hujan akan turun ke permukaan bumi dalam dua bentuk: • Wet deposition (deposisi basah) (sebagai hujan asam dan uap air dengan pH kurang dari 5,6). • Dry deposition (deposisi kering) (sebagai partikel asam). • Sebagian besar deposisi kering terjadi antara 2-3 hari di dekat sumber pencemaran (emisi), sebaliknya deposisi basah terjadi dalam 4-14 hari pada jarak yang jauh dari sumber emisi.

15. Acid Rain

16. Pengaruh hujan asam • Menyebabkan penyakit pernapasan pada manusia (bronkitis dan asma) • Melarutkan logam seperti timbal dan tembaga sehingga dapat mencemari air minum • Merusak patung, bangunan, logam, dan cat kendaraan. • Menurunkan visibilitas atmosfer karena adanya partikel sulfat. • Menurunkan keuntungan karena produktivitas perikanan, hutan dan pertanian menurun.

17. Pencemaran Udara dalam Ruangan (Indoor Air Pollution) • Konsentrasi 11 bahan pencemar di dalam ruangan lebih besar 2 sampai kali dari yang terdapat di luar ruangan. • Konsentrasi partikel halus yang mungkin mengandung logam toksik seperti timbal dan kadmium di dalam ruangan 60% lebih tinggi daripada yang terdapat di dalam ruangan. • Konsentrasi bahan pencemar di dalam mobil yang terdapat di jalur padat perkotaan dapat mencapai 18 kali lebih besar daripada yang terdapat di luar kendaraan. • Risiko terhadap kesehatan oleh adanya pemaparan bahan pencemar ini meningkat, karena manusia menghabiskan sebagian besar (70-98%) waktunya di dalam ruangan dan di dalam kendaraan.

18. Pengaruh Pencemaran Udara pada Kesehatan Manusia • Udara yang kita hirup akan masuk ke dalam trachea yang kemudian masuk ke dalam dua bronchial tubes dari paru. Bronchial tube ini terbagi menjadi saluran-saluran kecil yang jumlahnya sangat banyak dikenal dengan nama bronchiole tubes. Pada ujung bronchiole tubes terdapat jutaan kantong udara berukuran sangat kecil yang dinamakan alveoli. Oksigen yang terdapat dalam udara mengalir melalui dinding alveoli, yang selanjutnya diikat oleh hemoglobin di dalam darah. Pada saat yang sama, karbon dioksida mengalir dari darah melalui dinding alveoli masuk ke dalam paru untuk kemudian dikeluarkan.

19. Kecapatan reaksi karbon monoksida yang berasal dari asap rokok dan kendaraan bermotor dengan hemoglobin darah adalah 200 kali lebih cepat daripada kecepatan reaksi oksigen dengan hemoglobin. • Karbon monoksida dalam hemoglobin ini dapat menyebabkan sakit kepala, capai, dan gangguan emosi. Selain itu dapat menyebabkan kerja jantung semakin berat karena harus memompa darah untuk mensuplai kebutuhan oksigen. Akibatnya dapat menyebabkan penyakit cardiovascular dan pembesaran jantung. • Merokok dan pemaparan oleh pencemaran udara yang berat (seperti ozon, SO2, dan NO2) dapat merusak dan memperlambat kerja silia, sehingga bakteri dan partikel halus lainnya mudah masuk ke dalam alveoli, yang dapat menyebabkan infeksi dan terjadi kanker paru.