Sesi 8 :
Lingkungan Udara
Oleh : Ir. Henny Gambiro, M.Si.
8.1. Pembukaan
8.1.1. Tujuan pembelajaran
Mahasiswa memahami materi yang meliputi,proses pencemaran dalam lingkungan udara dan tindakan mengatasi masalah pencemaran udara
8.1.2. Manfaat Pembelajaran
Mahasiswa dapat memahami dan menjelaskan proses-proses terjadinya pencemaran udara,tindakan pencegahan dan mengatasi pencemaran udara
8.2. Isi Pelajaran
8.2.1. Atmosfir
Udara mempunyai fungsi penting bagi kehidupan manusia, karena udara merupakan atmosfir yang mengelilingi bumi terdiri atas :
Nitrogen : 78,0%
Oksigen : 21,0% (untuk bernafas)
Argon : 0,93%
Karbondioksida : 0,03% (untuk proses photosintesis)
Ozon : 0,00001% (untuk menahan sinar ultraviolet)
Atmosfer memiliki fungsi lain, yaitu sebagai isolator bumi terhadap ruang angkasa yang dingin.
8.2.2. Sumber Pencemar
- Sumber pencemaran udara ada yang berasal dari alam, seperti dari Gunung berapi, kebakaran hutan, atau badai berdebu
- Selain itu sumber pencemaran udara buatan dapat berasal dari aktifitas industri dan transportasi
- Bahan pencemar udara digolongkan kedalam 2 golongan dasar :
1. Partikel
- Partikel atau benda-benda kecil yang berterbangan di udara ada yang merupakan partikel yang tergolong benda cair, dan partikel berupa benda padat.
- Partikel benda cairterdiri dari uap air yang mengembun (0 >mikron), berwujud sebagai awan (tinggi letaknya) atau sebagai kabut (dekat tanah)
- Partikel tersebut dapat mengakibatkan gangguan pandangan dan menimbulkan rasa sesak napas bila terhisap paru-paru.
- Lebih berbahaya (bagi kesehatan) apabila gas pencemar seperti SO2 atau NO2 terdapat udara, menghasilkan senyawa berbahaya dalam kabut. Di Semarang terjadi di kota industri.
- Partikel Padat, ada yang mengandung kehidupan atau berasal dari makhluk hidup, yang dapat menimbulkan penyakit wabah influensa, seperti bakteri, cendawan, virus, spora, tepung sar, dan serangga
- Ada pula partikel padat yang tidak mengandung kehidupan atau berasal dari bukan makhluk hidup, seperti yang berasal dari debu kosmik (dari ruang angkasa), abu vulkanik (dari gunung api), atau dari tanah yang terbawa angin yang dapat menyebabkan gangguan mata dan pernapasan
- Selain itu terdapat pula partikel yang sangat halus, berasal dari pestisida/insektisida yang banyak disemprotkan ke udara, atau yang berasal dari industri di kota besar (industri kimia, industri logam, industri bukan logam)
- Adapula partikel halus yang erasal dari benda-benda yang dibakar, berupa asap hitam, asap putih yang berukuran kurang dari satu mikron, yang terdiri dari zat karbon dan senyawa yang mendorong tumbuhnya cancer (carcinogenic)
- Pencemaran berbentuk partikel yang membahayakan adalah yang dihasilkan oleh pembakaran bensin kendaraan bermotor yang bercampur timbal (Pb), yang dimaksudkan supaya pembakaran terjadi tepat waktu, tidak mendahului sehingga jalannya mesin lebih sempurna. Namun, padai waktu pembakaran, bahan tersebut campur dengan chlor atau brom yang biasa ada di dalam bensin, maka keluarlah gas PbClBr melalui knalpot, yang sifatnya sangat beracun. Apabila gas tersebut masuk ke dalam tubuh, akan sukar keluar menyebabkan tubuh rusak. Hal ini dapat terjadi misalnya pada orang yang sedang menyulut bensin
8.2.3. Bahan pencemar gas
- Karbon dioksida,dari pembakaran bahan bakar fosil (minyak, gas, batubara). Tahun 1987 : CO2 dari pembakaran hutan mencapai 33,0%. Di negara Maju mencapai 45%, membuktikan besarkan sumberdaya alam yang digunakan oleh negara maju. (Ada 24 negara dengan penduduk 15,6%), Indonesia (3,5% penduduk), 0,6% Co2 dunia.
- Belerang dioksida (SO2 dan Nitrogendioksida (NO2)berasal dari pembakaran bahan bakar fosil. Kedua gas ini penyebab utama Hujan Asam.
- Chlorofluorocarbon (CFC),gas (tidak berbau, tidak beracun, tidak mudah terbakar, tidak mudah bereaksi). Ditemukan ± tahun 1920, gunanya antara lain sebagai Gas pendorong dalam kaleng semprot, pendingin lemari es,Ruang AC, menjadi penyebab pemanasan global dan dapat merusak lapisan ozon. Menurut persetujuan internasional, Montreal Protocol, CFC dilarang, perlu dicara gas lain sebagai pengganti. CFC dikonsumsi tertinggi oleh negara maju, dimana sepertiga konsumsi dunia adalah Amerika.
- Metan, berasal dari gas alam, pertambangan batubara, rawa, kegiatan pertanian/peternakan, serta tempat pembuangan sampah. Produksinya dipengaruhi oleh suhu. Kenaikan suhu oleh pemanasan global akan memperbesar produksi metan.
8.2.4. Pencemaran Udara Yang populer
8.2.4.1. Pemanasan Global
- Pemanasan global akan mempunyai dampak yang sangat besar, yaitu akan berpengaruh terhadap perubahan iklim se dunia dan kenaikan permukaan air laut. Diperkirakan hujan secara global akan bertambah, tetapi ada daerah yang hujannya berkurang dan ada pula yang bertambah. Hal ini akan mengacaukan sistem pertanian, karena akan diperlukan biaya sangat besar untuk mengadakan penyesuaian. Frekuensi dan intensitas badai dan topan mungkin meningkat. Perubahan iklim juga akan menyebabkan kepunahan banyak jenis mahluk hidup.
- Kenaikan permukaan air laut akan mengakibatkan terendamnya daerah pantai yang rendah, yang tentunya akan menimbulkan kesulitan besar bagi negara yang terdiri atas pulau-pulau kecil, demikian juga dengan negara yang berdelta sungai yang luas, atau negara yang memiliki banyak rawa. Di Indonesia, misalnya hutan bakau, tambak ikan dan udang, daerah pasang surut dan bagian kota yang rendah seperti Jakarta dan Banjarmasin, terancam terendam. Kenaikan permukaan laut juga akan meningkatkan kerugian yang disebabkan oleh gelombang badai, menambah masalah intrusi air laut dan bertambahnya erosi pantai yang akan membahayakan perkembangan pariwisata .
- Untuk mengurangi bahaya terjadinya pemanasan global, emisi gas rumah kaca harus dikendalikan. Usaha tersebut menyangkut penghematan energi, termasuk didalamnya menaikkan efisiensi energi di industri, transportasi, dan aktivitas di rumah tangga. Juga pengembangan energi yang tidak menghasilkan CO2, seperti energi angin, energi surya dan pembangkit listrik tenaga air.
- Pemanasan global adalah gejala naiknya suhu permukaan bumi karena naiknya intensitas efek rumah kaca. Oleh karena itu untuk dapat memahami pemanasan global, perlu ditelaah lebih dahulu efek rumah kaca
Efek Rumah Kaca
- Efek rumah kaca dapat dirasakan di dalam ruangan rumah yang berjendela kaca yang lebar dan terkena sinar matahari, seperti halnya di dalam mobil yang diparkir di tempat panas dengan jendela tertutup.
- Menurut hukum fisika, panjang gelombang yang dipancarkan sebuah benda tergantung pada suhu benda tersebut. Makin tinggi suhunya, makin pendek gelombangnya. Radiasi sinar matahari yang berwarna putih sebenarnya terdiri atas berbagai macam warna (ungu, indigo, biru, hijau, kuning, orange, dan merah). Masing-masing jenis memiliki panjang gelombang tertentu. Sinar ungu memiliki panjang gelombang terpendek dan sinar merah memiliki gelombang terpanjang. Disamping itu, matahari juga memancarkan sinar yang tidak kasat mata, yaitu sinar gama, sinar x, sinar ultra violet dengan panjang gelombang lebih pendek dari ungu dan sinar inframerah dengan panjang gelombang yang lebih panjang dari sinar merah. Sinar inframerah merupakan sinar panas.
- Sekitar 35% radiasi matahari tidak sampai ke permukaan bumi. Hampir seluruh radiasi yang bergelombang pendek, sinar gama, sinar x, sinar UV ekstrem, UV-C dan sebagian besar UV-B diserap di lapisan atmosfer atas. Yang lainnya dipantulkan kembali ke ruang angkasa pada batas atmosfer atas oleh molekul gas, awan dan partikel yang ada dalam udara. Sisanya, 65% masuk ke troposfer. Didalam troposfer, 14% diserap oleh uap air, debu, dan gas tertentu sehingga hanya 51% yang sampai ke permukaan bumi.
- Semua molekul gas yang terdiri lebih dari satu atom menyerap sinar inframerah. Di dalam atmosfer terdapat berbagai gas yang terdiri atas lebih dari satu atom seperti uap air dan CO2, sehingga sinar inframerah diserap sebagian oleh atmosfer dan tidak terlepas ke angkasa luar. Panasnya terperangkap di dalam lapisan troposfer. Karena itu , suhu troposfer dan permukaaan bumi meningkat. Terjadilah efek rumah kaca. Gas yang menyerap sinar inframerah itulah, dikenal sebagai Gas Rumah Kaca (GRK)
- Dengan adanya efek rumah kaca, suhu di permukaan bumi naik. Seandainya tidak ada efek tersebut, suhu bumi rata-rata sekitar minus 18 derajat celcius, terlalu dingin untuk kehidupan manusia. Akibat efek ini, suhu bumi rata-rata 33 derajat celsiuc lebih tinggi, yaitu 15 derajat celcius. Jadi, sebenarnya efek rumah kaca sangat berguna untuk kehidupan manusia. Apabila kecenderungan kenaikan kadar CO2 terus berlanjut seperti sekarang (dalam tahun 2030 kadar itu akan menjadi dua kali lipat kadar dalam masa pra-industri), maka para pakar memperkirakan suhu akan naik sampai 7 derajat celcius
Sumber gas rumah kaca
- CO2 (dari 65,4% konsumsi energi, 33% pembakaran hutan, 1,6% industri semen)
- chloro fluoro carbon, CFC merupakan zat hasil rekayasa manusia, ditemukan tahun 1920, yang memiliki sifat tidak beracun, tidak mudah berreaksi, tidak mudah terbakar. Merupakan zat yang sangat ideal untuk industri. CFC-12 sangat banyak digunakan sebagai zat pendingin dalam kulkas dan AC mobil atau rumah. Perkembangan mesin pendingin ini memicu perkembangan industri makanan, pembangunan gedung, seperti kantor, hotel dan bangunan komersial
- Dalam industri, CFC-11 digunakan untuk membuat plastik busa, plastik pelindung dalam kemasan seperti piring dan gelas. Kebutuhan plastik busa berkembang pula untuk digunakan sebagai bahan mengisolasi ruangan dari panas atau dingin.
- campuran CFC-11 dan CFC-12 merupakan bahan utama sebagai gas pendorong pada aerosol, yaitu bahan yang dikemas dalam kaleng pada tekanan tinggi (seperti pada kemasan aerosol parfum, zat pewangi, hairspray, zat pembersih kaca, racun hama), yang hampir dapat ditemukan sebagai alat penunjang kehidupan sehari-hari
- Metan.Metan terbentuk sebagai hasil metabolisme jasad renik anaerob di dasar rawa, dalam lambung manusia dan hewan, serta pada tumpukan sampah tempat pembuangan akhir. Pembakaran bahan organik menghasilkan juga gas metan. Gas alam sebagian terdiri atas metan. Metan terdapat pula dalam tambang batubara, daerah rawa, pertanian, peternakan. Produksi metan sangat dipengaruhi oleh suhu
8.2.4.2. Hujan asam
- Pencemaran udara yang berasal dari pembakaran bahan bakar fosil, mengakibatkan terbentuknya asam sulfat (H2SO4) dan asam nitrat HNO3). Asam itu dapat mengakibatkan kerusakan hutan, tanaman pertanian, danau, gedung serta kematian mahluk hidup
- Hujan yang normal (yaitu yang tidak tercemar mempunyai pH sekitar 5,6), jadi bersifat agak asam. Hal ini terjadi karena terlarutnya asam karbonat (H2CO3) yang terbentuk dari gas CO2 di dalam air hujan. Asam karbonat itu bersifat asam yang lemah, sehingga pH air hujan tidak rendah. Apabila air hujan tercemar oleh asam yang kuat, maka pH nya akan turun di bawah 5,6. hujan demikianlah yang disebut hujan asam
- Sekitar 50% SO2 yang ada dalam atmosfer adalah alamiah, antara lain akibat letusan gunung atau kebakaran hutan. 50% lainnya adalah antropogenik, yaitu berasal dari kegiatan manusia, terutama dari pembakaran bahan bakar fosil dan peleburan logam. Semua mahluk hidup mengandung belerang dan belerang itu tinggal dalam bahan bakar fosil. Pada waktu bahan bakar fosil digunakan dalam pembakaran, belerang teroksidasi menjadi belerang dioksida dan lepas ke udara. Oksida belerang itu selanjutnya berubah menjadi asam sulfat
- Seperti halnya SO2, 50% Nox dalam atmosfer adalah alamiah dan 50% adalah antropogenik. Pada waktu pembakaran, nitrogen teroksidasi menjadi nitrogen dioksida dan lepas ke udara, yang selanjutnya berubah menjadi asam sulfat.
- Nox juga berasal dari aktivitas jasad renik tanah yang kehidupannya menggunakan senyawa organik mengandung N (nitrogen), dimana oksida N merupakan hasil samping aktivitas tersebut. Dalam tanah, pupuk N yang tidak terserap oleh tumbuhan juga mengalami perombakan kimia-fisik dan biologis yang menghasilkan oksida N. karena itu makin banyak digunakan pupuk N, makin tinggi produksi oksida tersebut
- Sumber asam nitrat yang lain adalah amoniak (NH3), yang sebenarnya bersifat basa, namun di dalam tanah sebagian mengalami proses nitrifikasi menjadi asam nitrat. Sumber utama NH3 adalah kegiatan pertanian dan peternakan, yaitu akibat pupuk dan kotoran ternak.
- Usaha untuk menanggulangi pencemaran dari pembakaran bahan bakar fosil dengan membangun cerobong asap yang tinggi. Dengan menggunakannya, maka daerah sekitar pabrik hanya menderita sedikit bahkan dapat bebas dari pencemaran, tetapi zat pencemar itu terbawa oleh angin ke tempat yang lebih jauh. Jika jumlah zat pencemar sedikit, maka akan terjadi pengenceran zat pencemar, namun jika zat pencemar yang ada dalam jumlah banyak, efek pengenceran tidak lagi dapat menetralkan keadaan sekitar daerah industri berat.
8.2.4.3.Rusaknya lapisan ozon
- Ozon memiliki keseimbangan dinamis yaitu dengan terus menerus terbentuk dan terurai. Di stratosfer terdapat lapisan ozon yang melindungi kehidupan di bumi dari penyinaran sinar ultra violet bergelombang pendek (berenergi tinggi). Sejak tahun1985 ditemukan adanya penurunan kadar ozon yang lebih populer disebut sebagai lubang ozon yang ditemukan di atas daerah Antartika. Dikhawatirkan adanya lubang ozon ini dapat meningkatkan jumlah penderita penyakit kanker kulit dan katarak mata, menurunkan daya imunitas serta menurunkan produksi pertanian dan perikanan
- Penyebab utama terjadinya lubang ozon adalah sekelompok zat kimia buatan manusia yang sangat berguna untuk keperluan sehari-hari yang disebut klorofluorokarbon
- Di Montreal, pada tahun 1987, disetujui untuk membekukan produksi CFC secara bertahap yang dikenal dengan Protokol Montreal
- Dalam pembentukan ozon, mula-mula O2 dipecah oleh sinar ultraviolet yang gelombang kecil, karena untuk disosiasi O2 diperlukan energi yang tinggi. Reaksi pembentukan ozon menyerap seluruh sinar UV ekstrem dan UV-C. Ozon yang terbentuk mengalami destruksi fotokimia yang kemudian membentuk kembali O2, dimana reaksi ini menyerap sebagian besar UV-B
- CFC di stratosfer terkena sinar UV bergelombang pendek yang mengandung banyak energi, mengalami penguraian dengan terlepasnya atom khlor. Reaksi ini dapat berlanjut, atom Cl yang terlepas sangat reaktif, dalam beberapa detik bereaksi dengan ozon , sehingga terbentuk oksigen.
