View
252
Download
5
Category
Preview:
Citation preview
1
PENCEMARAN UDARA
Ninin Gusdini, ST., MT.
2
Agenda
Pendahuluan PengertianSumberFaktor Pendukung
Standar Kualitas/Baku Mutu & Skala pengukuranPollutant standard indes (PSI)Karakteristik pollutan : Nox , Sox, CO, HC & partikulatEfek Pencemaran Udara : manusia, hewan, tumbuhan dan material untuk gas & partikulatTeknik Pemantuan gas
partikulatBising konsep dasar
pemantauanpengendalian
Pengendalian gaspartikulat
DistribusiModel Pencemaran Udara
Pertemuan 1 dan 2
3
4
Pendahuluan
Pencemaran Udara menurut UU No. 23/1997 adalah : “ masuknya atau dimasukannya zat, energi dan atau
komponen lainnya kedalam udara ambien oleh kegiatan manusia, sehingga mutu udara ambien turun sampai pada tingkat tertentu yang menyebabkan udara ambien tidak dapat memenuhi fungsinya “
Kronologi Pencemaran Udara : Kabut London, setelah refoluasi industri pada abad ke-18,
bahan bakar fosil sebagai penggerak mesin uap Smog fotokimia, akhir perang dunia ke II, pada akhir tahun
50-an Hujan asam dan akumulasi gas rumah kaca, teramati pada
tahun 70-an Penipisan lapisan ozon, teramati pada pertengahan
tahun 80-an.
5
Pencemaran Udara
Pencemaran udara adalah masuknya zat pencemar (berbentuk gas, partikel dan atau aerosol ke dalam udara baik secara alamiah ataupun karena aktivitas manusia.
Cakupan pembahasan pencemaran udara : Sumber pencemaran udara Jenis pencemaran uadara Dampak pencemaran Pengendalian pencemaran udara
Skala Pengukuran :- skala grafikmetrik : u\ pengukuran partikel
- skala volumetrik : u\ pengukuran gas
Komposisi udara bersih :- Oxigen (O2) : 20,95% - Carbon dioxida (CO2) : 0,03%- Nitrogen (N2) : 78% - Argon : 0,93%
O2, N2, CO2
6
Sumber Pencemaran Udara
Kategori Sumber :1. Berdasarkan jenis
- natural/alam : gunung meletus, proses pembusukan- buatan manusia (antropogenik) : transportasi, industri
2. Berdasarkan distribusi spasial dan jumlah- Tunggal (stasioner)- Multiple (area) mobil & stasioner
3. Berdasarkan jenis emisi :- Gas : CO, Nox, Sox , dll- Partikulat : PM10, PM2,5, dll
4. Berdasarkan terminologi :- Pencemar primer : polutan langsung keluar terbentuk dari sumber emisi : CO, SO2.- Pencemar sekunder : polutan terbentuk sekolah bereaksi di atmosfer : O3, NO2, HC, dll
7
Sumber Pencemaran Udara …………….
Sumber Titik / Area : Transportasi mobil, motor, pesawat terbang Pembakaran domestik, komersial, industri, PLTU Proses industri makanan, kimia, agrikultur, dll Pembuangan sampah insinerasi, pembakaran terbuka
Faktor Penentu Kondisi Pencemaran Udara : Meteorologi
- Stabilitas atmosfer - Suhu- Angin - Tekanan udara- Radiasi sinar matahari
Kondisi Permukaan Kualitas Sumber Pencemar Kondisi Penerima Sosial - Ekonomi
8
Sistem Pencemaran Udara
Sumber Upaya Pengendalian
Emisi Pencemar Primer :SOX , NOX , NH3 , CO & Partikulat
Meteorologi :Dispersi dan
transport : PLTU, perkotaan, dll
Transformasi fisik kimia, menjadi pencemaran
sekunder. Asam sulfat, sulfit, nitrat-nitrit, O3, dll.
Pemantauan Kualitas Udara
Udara Ambient
Model Prediksi
Deposisi Basah & Kering
Pencemaran Udara Fotokimia (Ozon)
Dampak terhadap manusia, hewan dan
tumbuhan
Peraturan
Str
ate
gi Pengendalia
n P
ilihan
9
Standard Kualitas Udara
Unit Konsentrasi Volumetrik perbandingan volume pencemar terhadap
volume udara asa ( , ppm, ppb, dll) ----> digunakan untuk pengukuran konsentrasi
gas Grafimetrik perbandingan berat/massa pencemar per unit
volume udara ----> digunakan untuk gas dan partikulat
Hubungan unit Volumetrik dengan GrafimetrikSatuan Volumetri Grafimetrik ppm 10-6 l mol/mol mg/m3
ppb 10-9 Nl nmol/mol g/m3
Konsentrasi volumetrik tidak berubah dengan
adanya perbedaan tekanan dan temperatur.
10
Standard Kualitas Udara………………
Konversi Satuan :
ppm x mol volume : 22,4 l pada suhu oo, 1 atm
mg/m3 = ------------
volume atau vo. : 24,5 l pada suhu 25o, 1 atm
Untuk suhu dan tekanan selain suhu/tekanan standard :
ppm x mol 273 P (atm)mg/m3 = -------------- X --------- X ---------- volume T (oK) 1 atm
T = temperatur (T) dalam kelvin ( oK = oC x 273)
P = pressure dalam atm
11
Standard Kualitas Udara………………
Contoh :Standar kualitas udara di California untuk nitrogen dioxide (NO2) adalah 470 g/m3 (pada suhu 25oC dan tekanan 1 atm). Tentukan standard tersebut dalam ppm !.
Jawab :- Berat molekul NO2 = 14 x (2 x 16) = 46 gr/mol- Volume pada suhu & tekanan ideal (25oC . 1 atm) = 24,5 l
24,5 . 10-3 m3/mol x 470 . 10-6 gr/m3
NO2 (ppm)= --------------------------------------------- 46 gr/mol= 0,25 x 10-6
= 0,25 ppm
12
Standard kualitas = Baku Mutuadalah batas maksimum suatu zat/parameter boleh di buang ke lingkungan secara aman bagi manusia dan lingkungan.
Baku mutu/standard ada 2 jenis, yaitu : Standar untuk emisi konsentrasi maksimum dari
pencemar yang diperbolehkan dibuang ke lingkungan dari sumber lansung.Contoh :- standar emisi CO dari kendaraan gemofor : 4,5%- standar emisi SO2 dari PLTU : 0,2 lb/106 Btu
Standar emisi didasarkan pada jenis bahan bakar/ raw materialnya. Setiap jenis aktivitas pembakaran memiliki
standar yang berbeda-beda.
Standard Kualitas Udara………………
13
Standard Kualitas Udara………………
Contoh standar emisi kendaraan bermotor berdasarkan SK Gubernur DKI Jakarta No. 1041/2000.
Tipe Kendaraan BBMCO (%)
HC (ppm)
Opasitas (%)
MobilMobil
Mobil/Bus/TruckMotor 4 takMotor 2 tak
BensinGas
SolarBensinBensin
4,54,5-
4,54,5
12001200
-24003000
--
50--
14
Standard Kualitas Udara………………
Standar Ambien standar yang mengatur batas maksimum dari zat/parameter yang boleh terdapat di lingkungan.
----> standar ini mempertimbangkan kondisi lingkungan, dan kemampuan dari reseptor dalam menerima polutan tersebut.
Berdasarkan EPA, standar kualitas ambient terdiri dari 2 level :- Primary standard standar yang dibuat untuk memenuhi
kebutuhan dalam memproteksi kesehatan masyarakat. Primary standard harus dapat melindungi setiap orang yang paling sensitif.
- Secondary standard standar yang digunakan untuk melindungi fasilitas umum seperti pertanian, struktur bangunan, hewan, tanaman dan lain-lain.
Pertemuan 7
15
16
Pullution Standard Index (PSI)
PSI adalah index yang mengatakan tingkat kualitas udara ambienPSI digunakan untuk memberikan gambaran tingkat keamanan tingkat kualitas udara ambient terhadap kesehatan masyarakatParameter yang menjadi indikator : O3, CO, SO2, TSP dan NO2Nilai PSI yang digunakan antara 0 – 500.Nilai PSI yang diharapkan setiap harinya agar polusi udara tidak membahayakan kesehatan manusia adalah max 100.Tingkat ketidak amanan kualitas udara ambient pada tahap pertama dengan nilai PSI 200 memperingatkan masyarakat untuk tinggal dirumah dan mengurangi aktivitas fisik guna melindungi hati & paru-parunya.
Peringatan pada tahap kedua terjadi dengan nilai PSI > 300 , pada tingkat ini seluruh masyarakat dilarang untuk keluar rumah.
Kategori PSI
CAI Description Health Implications
0-50 GoodA level that will not impact patients suffering from diseases related to air pollution.
51-100 ModerateA level which may have a meager impact on patients in case of chronic exposure.
101-150Unhealthy for sensitive
groupsA level that may have harmful impacts on patients and members of sensitive groups.
151-250 Unhealthy
A level that may have harmful impacts on patients and members of sensitive groups (children, aged or weak people), and also cause the general public unpleasant feelings.
251-350 Very unhealthyA level which may have a serious impact on patients and members of sensitive groups in case of acute exposure.
351-500 HazardousA level which may need to take emergency measures for patients and members of sensitive groups and have harmful impacts on the general public.
17
18
Pollution Standard Index (PSI)……………………….
Nilai PSI harian dihitung berdasarkan nilai PSI yang terbesar dari beberapa pencemar udara. Khusus untuk nilai TSP dan SO2 konsentrasi keduanya dilakukan perkalian untuk mengetahui nilai PSI, karena kedua parameter ini memiliki efek yang sinergis
Tabel nilai PSI dari berbagai parameter
Index 1 jam O3
g/m3
8 jam COmg/m3
24 jam TSP
g/m3
24 jam SO2
g/m3
TSP x SO2
103(g/m3)2
1 jam NO2
g/m3
050
100200300
0118235400800
05101734
075
260375325
080
3658001600
---
65261
---
11302260
19
Pollution Standard Index (PSI)……………………….
Contoh :Berdasarkan hasil pengukuran konsentrasi max adalah sbb :
1 jam O3 : 250 g/m3 24 jam TSP : 50 g/m3
8 jam CO : 10 g/m3 24 jam SO2 : 100 g/m3
Tentukan nilai PSI dan kondisi lingkungan ambient
Jawab :Berdasarkan tabel PSI
nilai PSI (O3) > 100 nilai PSI SO2 = < 100
nilai PSI CO = 100 nilai PSI TSP = < 50 nilai PSI TSP x SO2 = (50x100) g/m3 = 5.103 g/m3 PSI <<<
Nilai PSI harian ditentukan oleh nilai PSI yang terbesar, sehingga nilai PSI ditentukan oleh konsentrasi O3 dengan interpolasi
PSI = 100 + x (200 – 100) = 109
(Tidak aman/sehat)
(250 – 235)(400 – 235)
20
Kriteria Polutan
Polutan b’dasarkan Sumber :
Transportasi : CO, NOx, VOC, PM, SOx, Pb
Pembakaran BBM : SOx, NOx, CO, VOC, PM, Pb
Industrial Processes : VOC, CO, SOx, PM, NOx, Pb
Solid Waste Disposal : CO, VOC, PM, NOx, Pb
21
Oksida Nitrogen (NO)Ada 7 jenis oksida nitrogen : NO, NO2, NO3, N2O, N2O3, N2O4, N2O5, yang menjadi polutan utama NO dan NO2 gabungan keduanya nitrogen oxida (NOx)
NOx terbentuk melalui 2 cara :- Oksidasi pada nitrogen dan oksigen dnegan melakukan
peningkatan suhu yang tinggi (> 1000oK).- Pembakaran bahan bakar minyak sumber yang dominan
dari NOx, berasal dari pembakaran BBM Sumber yang dominan dari Nox berasal dari pembakaran BBM Sebagian besar Nox adalah berasal dari NO dan di lingkungan
dapat teroksidasi menjadi NO2, kemudian NO2 bereaksi dengan hydrocarbon dan dengan bantuan sinar matahari berubah menjadi photochemical smog.
Selain itu NO2 bereaksi juga dgn hydroxil radical (HO) di atmosfer menjadi asam nitrit (HNO3) yg selanjutnya menimbulkan acid rain.
Faktor emisi Nox dari kendaraan bermotor adalah 113 tb per 1000 galon.
22
Carbon Monoxida (CO) Merupakan gas yg tidak berwarna tdk berbau tdk
berasa Carbon monoxida diperoleh dari pembakaran BBM secara
tidak sempurna Reaksi pembakaran BBM secara sempurna :
C8H18 + 12,5 O2 9H2O + 8CO2
Jika reaksi tdk sempurna dihasilkan CO bukan CO2
Faktor yang mempengaruhi pembakaran tdk sempurna adalah :
suplai oksigen, temperatur pembakaran, waktu tinggal gas dalam temperatur tinggi, turbulensi dalam ruang pembakaran.
Emisi CO terbesar berasal dari sektor transportasi (70%) Faktor emisi CO pada kendaraan bermotor adalah 2300 lb
per 1000 galon BBM
23
Oxida Sulfur (SO) Oxida sulfur dari antropogenik 80% bersumber dari
pembakaran BBMDari 80% tsb :
85% berasal dari pembangkit tenaga listrik 2% berasal dari lalu lintas
Minyak dan batubara mengandung Sulfur yang cukup besar, ketika BBM dan batubara dibakar akan menghasilkan SO2, sedangkan SO2 hanya sedikit, kemudia SO2 bereaksi membentuk SO3. SO3 bereaksi dengan H2O membentuk H2SO4 dan inilah yang disebut dengan hujan asam.
Faktor emisi dari oksida sulfur pada kendaraan adalah 9 lb per 1000 galon BBM
24
Timbal (pb)
Dihasilkan terbesar adalah dari transportasi, dimana pb digunakan sebagai bahan tambahan dalam BBM berupa TEL (tetra ethyl lead)/ (C2H5)pb sebagai bahan aditif untuk meningkatkan oktan dalam BB bensin. TEL terdekomposisi secara termis membentuk oksida pb.
pb O + OH pb O(OH)pb O (OH) + OH pb O2 + H2
Pertemuan 3 dan 4
25
26
Dampak Pencemaran Udara
G A S
SO2
- Merusak tanaman- Chlorosis kehilangan klorofil- Plasmolysis merusak daun- Human health threshold for tase & odoor (0,3 & 0,5
ppm)- Memilikia efek sinergi dengan PM
NO2
- Acid rain- Reduce vilibility brownish color- Pada konsentrasi 0,5 ppm menghambat pertumbuhan- Human : iritasi pada hidung dan mata
pembangkaran pada paru-paru bronchitis
27
Ozon- Merusak meterial- Merusak tanaman- Kerusakan dimulai pada konsentrasi 50 ppb- Human : iritasi pada mata : 100 ppb
iritiasi pada hidung & tenggorakan batuk berat : 2 ppm mengganggu paru-paru pada (20-150) ppb -- 5 menit exposure
CO- Tidak memiliki dampak siginifikan thdp tumbuhan & material- Bereaksi dengan hemoglobin HbCO- Menghambat transfer O2- Pusing pingsan kemakan- Koefisien equilibnum CO = 210 (O2) HbCO = 210 PCO
HbO2 PO2
- Jika banyak HbCO yang terbentuk, semakin rendah kemampuan paru-paru dan darah untuk memenuhi kebutuhan O2
- Pada level HbCO ( 2 – 5) % baru terasa
28
Contoh :Hitunglah kadar HbCO di dalam darah seorang petugas lalu lintas yang di expose dengan CO dengan konsentrasi 40 ppm selama beberapa jam. Asumsi HbCO dalam darah mencapai 60% nilai jenuh keseimbangan.
Jawab :Udara mengandung 20,9% O2 x 106 ppm
= 210 ≈> 0,04
60% jenuh 60% x 0,04 = 0,024
= 0,024 HbO2 =
HbCO + HbO2 = 1 HbCO + =1
HbCO = 0,0234 kadar HbCO = 2,34%
Artinya kadar HbCO dlm darah petugas lalu lintas sebesar 2,34%
HbCO HbO2
40 . 209.000
HbCO HbO2
HbCO 0,024
HbCO 0,024
20,9 100
29
Efek Partikulat Matter
Partikulat matter : padatan berdiameter sangat kecil/cairan
tersuspensi dalam gas emisi di udara.
Golongan partikulat berdasarkan jenis dan ukuran partikulato > 10 mikro : Debu kasar, Misto 2 – 10 mikron : Asap, Debu halus,o < mikron : Aerosol
Efek partikulat terhadap lingkungano Terhadap Visibilitaso Terhadap Kesehatan manusiao Terhadap Material, Tanaman dan Hewan
30
Efek Partikulat terhadap Visibilitas
Disebabkan interaksi sinar/cahaya dgn partikulat tersuspensi
Kemungkinan interaksi cahaya dgn partikulat :o Cahaya menuju mata, dapat dilihat dgn jelaso Partikulat tersebar antara mata dgn cahaya mata tdk dpt
melihato Sinar diserap partikulat, mata tidak dapat melihato Cahaya disebarkan partikulat, secara tdk langsung ditangkap
mata
Sindar diserap/dipantulkan partikulat tergantung D partikulat/L gel cahaya, D>L, sinar diserap; D<L sinar diteruskan tanpa diserap; D=L disebarkan
Penyerapan/penyebaran cahaya dapat mengurangi jarak pandang
Kaitan pengurangan visibilitas dgn konsentrasi
Bisa memperkirakan visibilitas yg untuk konsentrasi partikel ttt :G’30 g/m3 Lv 25 mil, G’ 1000 g/m3 & 200 g/m3 Lv 7,3 & 3,75 mil, G’750 g/m3 Lv 1 mil, G’75 g/m3 Lv 5 mil
Lv ≈
G’ : konsentrasi partikel (g/m3)
Lv : ekivalensi jarak pandangA : 1,2 untuk Lv dalam Km,
9,75 untuk Lv dalam mil
Ax103
G’
31
Efek partikulat terhadap Kesehatan Manusia
Debu/partikulat inert tidak berakibat fibrosis kenyamanan kerja
Debu/partikulat toxic berdampak akut atau kronis pada organ spesifik seperti pada susunan syaraf dan ginjal
Debu/partikulat alergi menyebabkan alergi seperti asma, gatal-gatal
Partikulat < 5 mikron terhirup menimbulkan penyakit Pneumokoniosis
Jika 0,1 - 10 mikron, masuk melalui hidung ke kerongkongan, ditangkap cilla pada bagian dasarnya, dan dikeluarkan lagi
Ukuran 5 - 10 mikron ditahan oleh cilla pada jalan pernafasan atas
Ukuran 3 - 5 mikron ditahan bagian tengah jalan pernafasan Ukuran 1 - 3 mikron dapat mencapai alvion paru-paru Ukuran 0,1 - 1 mikron menyebabkan Fibrosis Penyakit yang ditimbulkan partikulat tergantung pada
jenisnya, antara lain : Silikosis, Asbestosis, Bysinosis, Sidenosis, Stannosis, Talkosis
32
Efek partikulat terhadap Material, Tanaman dan Hewan
Kerusakan pasif jika partikel menempel pada bahan-bahan terbuat dari tanah shg harus sering dibersihkan mengakibatkan cacat pada permukaan benda
Kerusakan kimia partikel bersifat korosif/membawa komponen yang korosif
Partikel juga dapat merusak bahan bangunan yang terbuat dari tanah, di cat dan bahan-bahan tekstil
Partikulat merusak tanaman dgn menutupi bagian permukaan/masuk ke dalam jaringan tanaman kandungan florida, magnesium oksida
Partikulat mempengaruhi hewan melalui tanaman yang dimakan menderita fluorisis karena makanan mengandung fluorida keracunan arsen makan yang mengandung arsen
Pertemuan 8
33
34
E M I S I
Emisi adalah zat, energi dan atau komponen lain yang dihasilkan dari suatu kegiatan yang masuk dan atau dimasukannya ke dalam udara ambient yang mempunyai dan atau tidak mempunyai potensi sebagai unsur pencemar
Satuan (umumnya)- kg/tahun, m3/hari atau- Satuan massa atau volume/satuan waktu
Memiliki standar tersendiri berdasarkan jenis aktivitas
Pengukuran- dapat di ukur langsung dari sumber dengan menggunakan alat
sesuai dengan jenis emisi- di prediksi berdasarkan nilai faktor emisi
35
Faktor Emisi :
Definisi : adalah laju masuknya pencemar ke dalam atmosfer sebagai produk suatu aktivitas, dibagi dengan tingkat aktivitas tersebut (USEPA, 1973)
Kegunaan : untuk mempermudah assiesment terhadap sumber emisi
Satuan : lb/ton, lb/ton produk, lb SO2/ton
Tingkat kesalahan dalam mengestimasi dapat mencapai 50%, dengan penelitian yang lebih lanjut tingkat kesalahannya dapat di turunkan menjadi 10% dari kenyataan di lapangan
Faktor emisi harus diteliti kembali untuk periode waktu tertentu dengan berbagai variabel perubahannya
Contoh : Suatu pembangkit tenaga listrik dengan kapasitas 50.000.000 galon minyak/thn maka jumlah emisi CO pertahunnya adalah sebesar = 50.000.000 galon/tahun x 0,04 lb/1000 galon = 2.000 lb CO/tahun
Faktor Emisi SO2
36
37
Contoh :Sebuah pembangkit listrik baru menghasilkan 1000 megawatt (MW) dengan efisiensi 40% batubara yang dibakar terdiri dari 3% sulfur dan panas yang dihasilkan 12.000 Btu/lb.Tentukan laju emisi dari SO2 & persentase reduksi.
Jawab : Menentukan panas yang masuk kedalam pembangkit listrik dengan efisiensi proses 40% dan panas yang dihasilkan 1000 MW.
Qin = = x
= 2,5 . 106 KW atau
Qin = 2,5 . 106 x x
= 2,05 . 1011 Btu/hr
Menentukan emisi SO2 & persen reduksi : Berdasarkan grafik sulfur, laju emisinya 0,6 lbSO2/106 diperoleh reduksi SO2 sebesar 87%. Total emisi SO2 perhari adalah :
SO2 emisi = x = 123.000 lb/hr
1000 MW 0,40
1000 MW 1 MW
3412 Btu KWH
Qout
24 hr day
0,6 lb .106 Btu
2,05 x 1011 Btu hr
Pertemuan 9 (Bising)
38
Pertemuan 5 dan 6
39
40
Meteorologi Pencemaran Udara
Meteorologi studi tentang dinamika atmosfer.
Studi pencemaran udara harus disertai dgn ulasan meteorologi karena
Atmosfer merupakan media penerima emisi pencemaran udara
Dinamika atmosfer mempengaruhi proses difusi (pengenceran) dan dispersi (penyebaran)
Skala Meteorologi : Skala makro : fenomena yang terjadi pada skala ruang ribuan
kilometer. (skala waktu = hari minggu tahun)misal : tekanan rendah vs tekanan tinggi yang terdapat di atas benua dan lautan.
Skala Meso : fenomena yang terjadi pada skala ruang ratusan hingga ribuan kilometer. (skala waktu = jam hari)misal : angin darat vs laut, angin gunung vs angin lembah.
Skala Mikro : fenomena yang terjadi pada skala ruang = 1 – puluhan kilometer. (skala waktu = menit jam)misal : dispersi kepulan asap cerobong
41
Meteorologi Pencemaran Udara
Pergerakan udara global Hubungan antara tekanan –
temperatur Stabilitas atmosfer Gradian suhu Inversi suhu Mixing layer angin
42
Angin & Wind Rose Boundary : 1 km di atas permukaan bumi Terjadi proses difusi Ada proses dispersi Terjadi perubahan suhu & turbulensi
urban sub Urban
rural
lebih tajam
Ketajaman atau kelandaian profil angin di pengaruhi oleh adanya pembatas, seperti gedung dsb dan kondisi permukaan
Perbedaan wind profil disebabkan oleh perbedaan koefisien roughness (koefisien kekasaran)
Wind rose menunjukkan frekuensi angin dalam satuan waktu, arah dan kecepatannya
Wind rose dapat dibuat untuk 4 MA, 8 MA atau 16 MA dalam skala bulan, tahun, atau lokal
Hasil wind rose dikombinasikan dengan isoplate sehingga diketahui daerah down wind & up wind
43
Stabilitas Atmosfer
Derajat stabilitas atmosfer perlu diketahui jika ingin memperhitungkan kemampuan atmosfer untuk mengdispersikan polutan yang berasal dari kegiatan manusia.
Tergantung pada :(1) gradien temperatur(2) mekanisme turbulensi(3) solar radiasi
Kemampuan pertukaran panas di tentukan oleh perbandingan gradien suhu lingkungan (aktual) atau lapse rate dengan adiabak lapse rate (r).
Stabilitas atmosfer :- Tidak stabil- Netral- Stabil lemah- Stabil kuat
44
Stabilitas Atmosfer ……………..
Parcel udara akan tetap berada pada tempatnya jika gaya vertikal pada parbel = 0
PA – (P + d)A – g A dz = 0 P = PressurePA – (PA – d A – g A dz = 0 A = Luas , m2
– dP = g dz g = gaya grafitasi , m/S2
dP = – g dz = density , (kg/m3)dz = elevasi , m
Berdasarkan persamaan tersebut, menunjukkan bahwa : pressure berbanding langsung dengan ketinggian
P + d P + d = P (P + d) – P = 0 dz
P h
45
Kemungkinan Stabilitas Atmosfer
Pada kondisi stabil : setelah titik pertemuan TParcel dg TLingk pada ketinggian tertentu parcel udara makin naik maka suhu makin panas dan pada ketinggian tertentu paket udara makin berat, sehingga akan turun dan pada saat turun di ketinggian tertentu karena paket udara cepat panas (lebih panas dari lingkungan) maka paket udara naik kembali sehingga paket udara mengalami stagnan dan terjadi inversi
Pada kondisi unstable : paket udara akan naik terus atau jatuh ke bawah
Stabil dT- < r dz
T
zr
dTdz
Netral dT- = r dz
T
z r
dTdz
Unstable dT- > T dz
T
z
r
dTdz
dT = parcel udara r = environmental dz
46
Kondisi unstable/tidak stabil merupakan kondisi paling baik untuk dispersi polutan,
Kondisi stabil kurang baik untuk dispersi polutan ada lapisan inversi Kondisi tidak stabil =
< 0,980C/100m
Keterangan : Tanda (–) menunjukkan bahwa semakin ke atas suhu semakin
berkurang Setiap kenaikan tinggi 100 m/1000 ft suhu turun 0,980C (≈ 10C) atau
5,40F Kondisi tidak stabil terjadi pada siang hari, kondisi stabil terjadi pada
malam/pagi hari
Lapisan Pencampuran Dispersi di atmosfer bawah ditentukan :- pencampuran konvektif (termal)- angin (pencampuran turbulensi)
dTdz
47
Tinggi lapisan pencampuran bervariasi menurut :
- Harian (pengaruh intensitas radiasi)
- Musiman
- Ciri topografi Makin tinggi lapisan pencampuran, makin besar volume
udara yang tersedia untuk pengenceran polutan Pengaruh apungan termal menentukan kedalaman lapisan
pencampuran konvektif yang disebut dengan kedalaman pancampuran maximum (MMD)
Jika udara dipanaskan oleh radiasi matahari temperatur > temperatur udara sekitar udara mengapung
Daya apung akan tergantung kepada perbedaan temperatur
- Pada malam hari : MMD <<<
- Pada siang hari : MMD >>>
48
Contoh :Suhu udara pada ground adalah 700F dan pada ketinggian 1500 ft suhunya menjadi 80oF.Tentukan ketinggian MMD dan jenis stabilitas atmosfernya.
0
500
1000
1500
60 70 80 90
MMD
Jawab :Ground 700F - 800F pada ketinggian 1500 ft
= = – 0,00660F/ft
= – 6,60F/1000 ft
Berdasarkan teori : r = – 5,40F/1000 ft
< r keadaan stabilitas stabil
dTdz
dTdz
(80 – 70) 0F (1500 – 0) ft
49
Model Dispersi Pollutan
Model dispersi untuk mengetahui bagaimana pola penyebaran polutan & seberapa jauh polutan tersebut akan jatuh ke permukaan
Dispersi pollutan bergantung pada :o Arah dan kecepatan angino Stabilitas atmosfero Ketinggian fisik cerobong
Untuk mengetahui model dispersi digunakan pendekatan model Gaussian (“Gaussian Model Dispersion”).
50
51
Model Dispersi Pollutan…………………
Persamaan umum untuk model Gauss
Keterangan :C = konsentrasi pada titik (x, y, z) (g/m3)Q = emission rate (g/s)
= parameter distribusi vertikal dan horizontal (tergantung pd
jarak thd sumber dan stabilitas atm)u = kecepatan angin (m/s)z = jarak vertikal dari plum center line (m)y = jarak horisontal dari dasar permukaan (m)H = tinggi efektif (m) h + h = tinggi fisik cerobong (m)Ah = tinggi plum rise (kepulan) (m)
2
z
2
21
2z
2
21
2y
2
21
zy τ
H)zexp
τ
Hzexp
τ
yexp
τ2ππu
QC
52
Makna yang bisa ditarik dari persamaan Gauss :
Konsentrasi pada berbagai konsentrasi di docon wina secara langsung di pengaruhi oleh kekuaan sumber (Q)
Pada wilayah down wind konsentrasi pad ground level (z=0) berbanding terbalik dengan kecepatan anginnya
Nilai Ty dan Tz meningkat seiring dg penambahan jarak pada down wind, sedangkan konsentrasi pada center line manurun dg penambahan jarak
Parameter dispersi Ty dan Tz meningkat dg penambahan kestabilan atmosfer. Maka kondisi tidak stabil atmosfer menurunkan rata-rata konsentrasi di down wind
Konsentrasi maksimum pada ground level menurun dg penambahan tinggi cerobong
53
Persamaan Gauss pada kondisi Ground Level (x, y, z) (x, y, o)
Persamaan Gauss pada kondisi di Ground Level Center Line (x, y, z) (x, o, o)
Untuk keperluan dispersi pollutant dari cerobong kecepatan angin dihitung berdasarkan ketinggian cerobong, sedangkan kecepatan angin drubor pada 10 m dari permukaan tanah, maka perlu dilakukan konversi :
54
Z2 = ketinggian pada elevasi 2 (m)
Z1 = ketinggian pada elevasi 1 (m)
U2 = kecepatan angin pada ketinggian 2 yang dicari
U1 = kecepatan angin pada ketinggian 1 kec. pada 10 mP = konstanta exponensial berdasarkan stabilitas
Recommended