1Hujan Asam

Pendahuluan

Asam adalah semua bahan kimia yang melepaskan ion hidrogen (H+) jika dilarutkan di dalam air. Contohnya adalah HCl (asam khlorida), HNO3 (asam nitrat), H2SO4 (asam sulfat) dan H2CO3 (asam karbonat). Semakin tinggi konsentrasi ion hidrogen dalam larutan, semakin asam larutan tersebut.

Skala numerik nilai pH umumnya digunakan untuk menyatakan konsentrasi ion hidrogen. Semakin rendah nilai pH suatu larutan semakin asam larutan tersebut. Larutan dengan nilai pH kurang dari 7 disebut asam, dan larutan yang memiliki pH lebih besar dari 7 disebut basa atau alkali.

Air dan carbon dioxide di atmosfer dapat bereaksi membentuk larutan asam lemah asam karbonat (H2O + CO2 H2CO3). Sehingga, secara alami air hujan memiliki pH sekitar 5,6.

Hujan asam didefinisikan sebagai segala macam hujan dengan pH di bawah 5,6. Hujan secara alami bersifat asam (pH sedikit di bawah 6) karena karbondioksida (CO2) di udara yang larut dengan air hujan memiliki bentuk sebagai asam lemah. Jenis asam dalam hujan ini sangat bermanfaat karena membantu melarutkan mineral dalam tanah yang dibutuhkan oleh tumbuhan dan binatang.

Hujan asam dilaporkan pertama kali di Manchester, Inggris, yang menjadi kota penting dalam Revolusi Industri. Pada tahun 1852, Robert Angus Smith menemukan hubungan antara hujan asam dengan polusi udara. Istilah hujan asam tersebut mulai digunakannya pada tahun 1872. Ia mengamati bahwa hujan asam dapat mengarah pada kehancuran alam.

Walaupun hujan asam ditemukan di tahun 1852, baru pada tahun 1970-an para ilmuwan mulai mengadakan banyak melakukan penelitian mengenai fenomena ini. Kesadaran masyarakat akan hujan asam di Amerika Serikat meningkat di tahun 1990-an setelah di New York Times

2Hujan Asam

memuat laporan dari Hubbard Brook Experimental Forest di New Hampshire tentang of the banyaknya kerusakan lingkungan yang diakibatkan oleh hujan asam.

Hujan Asam merupakan salah satu fenomena alam yang sering terjadi atau sedang hangat dibicarakan selain pemanasan global. Hujan Asam ini juga memiliki banyak dampak negatif bagi kelangsungan hidup suatu organisme. Bagaimanakah terjadinya hujan asam itu ?

Sumber

Secara alami hujan asam dapat terjadi akibat semburan dari gunung berapi dan dari proses biologis di tanah, rawa, dan laut. Akan tetapi, mayoritas hujan asam disebabkan oleh aktivitas manusia seperti industri, pembangkit tenaga listrik, kendaraan bermotor dan pabrik pengolahan pertanian (terutama amonia). Gas-gas yang dihasilkan oleh proses ini dapat terbawa angin hingga ratusan kilometer di atmosfer sebelum berubah menjadi asam dan terdeposit ke tanah.

Hujan asam karena proses industri telah menjadi masalah yang penting di Republik Rakyat Cina, Eropa Barat, Rusia dan daerah-daerah di arahan anginnya. Hujan asam dari pembangkit tenaga listrik di Amerika Serikat bagian Barat telah merusak hutan-hutan di New York dan New England. Pembangkit tenaga listrik ini umumnya menggunakan batu bara sebagai bahan bakarnya.

Hujan asam disebabkan oleh belerang (sulfur) yang merupakan pengotor dalam bahan bakar fosil serta nitrogen di udara yang bereaksi dengan oksigen membentuk sulfur dioksida dan nitrogen oksida. Zat-zat

3Hujan Asam

ini berdifusi ke atmosfer dan bereaksi dengan air untuk membentuk asam sulfat dan asam nitrat yang mudah larut sehingga jatuh bersama air hujan. Air hujan yang asam tersebut akan meningkatkan kadar keasaman tanah dan air permukaan yang terbukti berbahaya bagi kehidupan ikan dan tanaman. Usaha untuk mengatasi hal ini saat ini sedang gencar dilaksanakan.

Pembangkit listrik tenaga batu bara, peleburan bijih logam, dan industri di negara maju umumnya memiliki smokestack (cerobong asap) yang tinggi untuk mengemisikan gas SO2, NO dan partikel tersuspensi di atas lapisan inversi suhu, sehingga lebih efektif diencerkan oleh angin. Sehingga cerobong asap yang tinggi mengurangi pencemaran udara lokal, tetapi meningkatkan pencemaran udara regional.

Pembentukan hujan asam

Secara sedehana, reaksi pembentukan hujan asam sebagai berikut:

Bukti terjadinya peningkatan hujan asam diperoleh dari analisa es kutub. Terlihat turunnya kadar pH sejak dimulainya Revolusi Industri dari 6 menjadi 4,5 atau 4. Informasi lain diperoleh dari organisme yang dikenal sebagai diatom yang menghuni kolam-kolam. Setelah bertahun-tahun, organisme-organisme yang mati akan mengendap dalam lapisan-lapisan sedimen di dasar kolam. Pertumbuhan diatom akan meningkat pada pH tertentu, sehingga jumlah diatom yang ditemukan di dasar kolam akan memperlihatkan perubahan pH secara tahunan bila kita melihat ke masing-masing lapisan tersebut.

Sejak dimulainya Revolusi Industri, jumlah emisi sulfur dioksida dan nitrogen oksida ke atmosfer turut meningkat. Industri yang menggunakan bahan bakar fosil, terutama batu bara, merupakan sumber utama meningkatnya oksida belerang ini. Pembacaan pH di area industri terkadang tercatat hingga 2,4 (tingkat keasaman cuka). Sumber-sumber ini, ditambah oleh transportasi, merupakan penyumbang-penyumbang utama hujan asam.

Masalah hujan asam tidak hanya meningkat sejalan dengan pertumbuhan populasi dan industri tetapi telah berkembang menjadi lebih luas. Penggunaan cerobong asap yang tinggi untuk mengurangi polusi lokal berkontribusi dalam penyebaran hujan asam, karena emisi gas yang dikeluarkannya akan masuk ke sirkulasi udara regional yang memiliki jangkauan lebih luas. Sering sekali, hujan asam terjadi di daerah yang jauh dari lokasi sumbernya, di mana daerah pegunungan cenderung memperoleh lebih banyak karena tingginya curah hujan di sini.

4Hujan Asam

Terdapat hubungan yang erat antara rendahnya pH dengan berkurangnya populasi ikan di danau-danau. pH di bawah 4,5 tidak memungkinkan bagi ikan untuk hidup, sementara pH 6 atau lebih tinggi akan membantu pertumbuhan populasi ikan. Asam di dalam air akan menghambat produksi enzim dari larva ikan trout untuk keluar dari telurnya. Asam juga mengikat logam beracun seperi alumunium di danau. Alumunium akan menyebabkan beberapa ikan mengeluarkan lendir berlebihan di sekitar insangnya sehingga ikan sulit bernafas. Pertumbuhan Phytoplankton yang menjadi sumber makanan ikan juga dihambat oleh tingginya kadar pH.

Tanaman dipengaruhi oleh hujan asam dalam berbagai macam cara. Lapisan lilin pada daun rusak sehingga nutrisi menghilang sehingga tanaman tidak tahan terhadap keadaan dingin, jamur dan serangga. Pertumbuhan akar menjadi lambat sehingga lebih sedikit nutrisi yang bisa diambil, dan mineral-mineral penting menjadi hilang.

Ion-ion beracun yang terlepas akibat hujan asam menjadi ancaman yang besar bagi manusia. Tembaga di air berdampak pada timbulnya wabah diare pada anak dan air tercemar alumunium dapat menyebabkan penyakit Alzheimer.

Polutan primer seperti SO2 dan NO, teremisi ke dalam atmosfer di atas lapisan inversi suhu dan dipindahkan sampai 1000 km oleh angin ke tempat lain. Dalam perjalanannya, mereka membentuk polutan sekunder seperti uap HNO3, aerosol H2SO4 dan garam sulfat dan nitrat. Bahan-bahan yang bersifat asam ini akan berada di atmosfer selama 2-14 hari, tergantung pada kecepatan angin, curah hujan dan kondisi meteorologi lainnya. Selama masa tersebut, mereka akan turun ke permukaan bumi dalam dua bentuk:

1. Wet deposition (deposisi basah) (sebagai hujan asam dan uap air dengan pH kurang dari 5,6).

Deposisi basah mengacu pada hujan asam, kabut dan salju. Ketika hujan asam ini mengenai tanah, ia dapat berdampak buruk

5Hujan Asam

bagi tumbuhan dan hewan, tergantung dari konsentrasi asamnya, kandungan kimia tanah, buffering capacity (kemampuan air atau tanah untuk menahan perubahan pH), dan jenis tumbuhan/hewan yang terkena.

2. Dry deposition (deposisi kering) (sebagai partikel asam).Deposisi kering mengacu pada gas dan partikel yang

mengandung asam. Sekitar 50% keasaman di atmosfer jatuh kembali ke bumi melalui deposisi kering. Kemudian angin membawa gas dan partikel asam tersebut mengenai bangunan, mobil, rumah an pohon. Ketika hujan turun, partikel asam yang menempel di bangunan atau pohon tersebut akan terbilas, menghasilkan air permukaan (runoff) yang asam.

Kedua campuran deposisi kering dan deposisi basah disebut hujan asam atau acid deposition (deposisi 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.

Pengaruh hujan asam

Daerah yang sensitif terhadap hujan asam adalah yang memiliki tanah dan batuan granit. Tanah jenis ini tidak memiliki penyangga (buffer)

6Hujan Asam

pH alami. Pada tanah berkapur, ion hidrogen dari hujan asam akan bereaksi dengan calsium carbonate sehingga air yang jatuh ke tanah akan ternetralisasi (CaCO3 + 2H+ Ca2

+ + CO2 + H2O).

Pengaruh hujan asam terhadap kesehatan manusia, harta benda, dan ekonomi adalah :

1. Menyebabkan penyakit pernapasan pada manusia (bronkitis dan asma).

2. Melarutkan logam seperti timbal dan tembaga sehingga dapat mencemari air minum.

3. Merusak patung, bangunan, logam, dan cat kendaraan.4. Menurunkan visibilitas atmosfer karena adanya partikel sulfat.5. Menurunkan keuntungan karena produktivitas perikanan, hutan dan

pertanian menurun.

Ekosistem perairan tawar seperti danau, sungai dan kolam umumnya memiliki pH sekitar 6-8, adanya hujan asam dapat memberikan efek ekologi yang berbahaya bila pH perairan turun di bawah 6, khususnya di bawah 5. Berikut adalah beberapa pengaruh hujan asam pada ekositem perairan:

1. Jika pH mendekati 5, spesies plankton yang tidak diinginkan dan lumut akan segera menginvasi perairan, populasi ikan smallmouth bass berkurang.

2. Jika pH di bawah 5, populasi ikan mulai hilang, dasar perairan tertutup dengan material yang tidak terurai dan lumut mendominasi daerah pantai.

3. Jika pH di bawah 4,5, perairan sunyi dari ikan.4. Ion aluminium yang terikat dalam mineral tanah akan terlepas

masuk ke dalam perairan, sehingga dapat membunuh ikan melalui pembentukan mukus (lendir) dalam jumlah besar. Ikan akan kekurangan oksigen (asphyxia) karena insang tersumbat lendir.

5. Merkuri yang diemisikan oleh pembangkit listrik tenaga batubara dapat mengkontaminasi kolam, danau, dan sungai. Mikroorganisme akuatik dapat mengubah merkuri anorganik yang terendap di dasar perairan menjadi methylmercury yang sangat beracun. Methylmercury larut dalam lemak ikan, sehingga dapat mencemari ikan dan mengalami biomagnifikasi melalui rantai dan jaring makanan, meracuni manusia, burung, dan hewan liar lainnya. Manusia yang mengkonsumsi ikan yang mengakumulasi methylmercury dapat mengalami kerusakan ginjal, tremor, kerusakan saraf, dan mati.

Terhadap ekosistem daratan hujan asam dapat menyebabkan diantaranya:

1. Kerusakan lapisan lilin pelindung daun tumbuhan.

7Hujan Asam

2. Menurunkan ketahanan tumbuhan terhadap penyakit dan melarutkan nutrien dari daun.

3. Mengganggu proses perkecambahan benih tumbuhan.4. Melarutkan nutrien penting tanaman seperti kalsium dan

magnesium dari tanah.

Metode pencegahan

Usaha untuk mengendalikan deposisi asam ialah menggunakan bahan bakar yang mengandung sedikit zat pencemar, menghindari terbentuknya zat pencemar saar terjadinya pembakaran, menangkap zat pencemar dari gas buangan dan penghematan energi.

a. Bahan Bakar Dengan kandungan Belerang Rendah

Kandungan belerang dalam bahan bakar bervariasi. Masalahnya ialah sampai saat ini Indonesia sangat tergantung dengan minyak bumi dan batubara, sedangkan minyak bumi merupakan sumber bahan bakar dengan kandungan belerang yang tinggi.

Penggunaan gas alam akan mengurangi emisi zat pembentuk asam, akan tetapi kebocoran gas ini dapat menambah emisi metan. Usaha lain yaitu dengan menggunakan bahan bakar non-belerang misalnya metanol, etanol dan hidrogen. Akan tetapi penggantian jenis bahan bakar ini haruslah dilakukan dengan hati-hati, jika tidak akan menimbulkan masalah yang lain. Misalnya pembakaran metanol menghasilkan dua sampai lima kali formaldehide daripada pembakaran bensin. Zat ini mempunyai sifat karsinogenik (pemicu kanker).

b. Mengurangi kandungan Belerang sebelum Pembakaran

Kadar belarang dalam bahan bakar dapat dikurangi dengan menggunakan teknologi tertentu. Dalam proses produksi, misalnya batubara, batubara biasanya dicuci untuk membersihkan batubara dari pasir, tanah dan kotoran lain, serta mengurangi kadar belerang

8Hujan Asam

yang berupa pirit (belerang dalam bentuk besi sulfida sampai 50-90%).

c. Pengendalian Pencemaran Selama Pembakaran

Beberapa teknologi untuk mengurangi emisi SO2 dan NOx pada waktu pembakaran telah dikembangkan. Salah satu teknologi ialah lime injection in multiple burners (LIMB). Dengan teknologi ini, emisi SO2 dapat dikurangi sampai 80% dan NOx 50%.

Caranya dengan menginjeksikan kapur dalam dapur pembakaran dan suhu pembakaran diturunkan dengan alat pembakar khusus. Kapur akan bereaksi dengan belerang dan membentuk gipsum (kalsium sulfat dihidrat). Penurunan suhu mengakibatkan penurunan pembentukan NOx baik dari nitrogen yang ada dalam bahan bakar maupun dari nitrogen udara.

Pemisahan polutan dapat dilakukan menggunakan penyerap batu kapur atau Ca(OH)2. Gas buang dari cerobong dimasukkan ke dalam fasilitas Flue gas desulfurization (FGD). Ke dalam alat ini kemudian disemprotkan udara sehingga SO2 dalam gas buang teroksidasi oleh oksigen menjadi SO3. Gas buang selanjutnya "didinginkan" dengan air, sehingga SO3 bereaksi dengan air (H2O) membentuk asam sulfat (H2SO4). Asam sulfat selanjutnya direaksikan dengan Ca(OH)2 sehingga diperoleh hasil pemisahan berupa gipsum (gypsum). Gas buang yang keluar dari sistem FGD sudah terbebas dari oksida sulfur. Hasil samping proses FGD disebut gipsum sintetis karena memiliki senyawa kimia yang sama dengan gipsum alam.

d. Pengendalian setelah pembakaran

Zat pencemar juga dapat dikurangi dengan gas ilmiah hasil pembakaran. Teknologi yang sudah banyak dipakai ialah Flue Gas Desulfurization (FGD). Prinsip teknologi ini ialah untuk mengikat SO2

di dalam gas limbah di cerobong asap dengan absorben, yang disebut scubbing. Dengan cara ini 70-95% SO2 yang terbentuk dapat diikat. Kerugian dari cara ini ialah terbentuknya limbah. Akan tetapi limbah itu dapat pula diubah menjadi gipsum yang dapat digunakan dalam berbagai industri. Cara lain ialah dengan menggunakan amonia sebagai zat pengikatnya sehingga limbah yang dihasilkan dapat dipergunakan sebagai pupuk. Selain dapat mengurangi sumber polutan penyebab hujan asam, gipsum yang dihasilkan melalui proses FGD ternyata juga memiliki nilai ekonomi karena dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, misal untuk bahan bangunan. Sebagai bahan bangunan, gipsum tampil dalam bentuk papan gipsum (gypsum boards) yang umumnya dipakai sebagai plafon atau langit-langit rumah (ceiling boards), dinding penyekat atau pemisah ruangan (partition boards) dan pelapis dinding (wall boards).

9Hujan Asam

Amerika Serikat merupakan negara perintis dalam memproduksi gipsum sintetis ini. Pabrik wallboard dari gipsum sintetis yang pertama di AS didirikan oleh Standard Gypsum LLC mulai November tahun 1997 lalu. Lokasi pabriknya berdekatan dengan stasiun pembangkit listrik Tennessee Valley Authority (TVA) di Cumberland yang berkapasitas 2600 megawatt.

Produksi gipsum sintetis merupakan suatu terobosan yang mampu mengubah bahan buangan yang mencemari lingkungan menjadi suatu produk baru yang bernilai ekonomi. Sebagai bahan wallboard, gipsum sintetis yang diproduksi secara benar ternyata memiliki kualitas yang lebih baik dibandingkan gipsum yang diperoleh dari penambangan. Gipsum hasil proses FGD ini memiliki ukuran butiran yang seragam. Mengingat dampak positifnya cukup besar, tidak mustahil suatu saat nanti, setiap PLTU batu bara akan dilengkapi dengan pabrik gipsum sintetis.

e. Mengaplikasikan prinsip 3R (Reuse, Recycle, Reduce)

Hendaknya prinsip ini dijadikan landasan saat memproduksi suatu barang, dimana produk itu harus dapat digunakan kembali atau dapat didaur ulang sehingga jumlah sampah atau limbah yang dihasilkan dapat dikurangi. Teknologi yang digunakan juga harus diperhatikan, teknologi yang berpotensi mengeluarkan emisi hendaknya diganti dengan teknologi yang lebih baik dan bersifat ramah lingkungan. Hal ini juga berkaitan dengan perubahan gaya hidup, kita sering kali berlomba membeli kendaraan pribadi, padahal transportasilah yang merupakan penyebab tertinggi pencemaran udara. Oleh karena itu kita harus memenuhi kadar baku mutu emisi, baik di industri maupun transportasi.

Di Amerika Serikat, banyak pembangkit tenaga listrik tenaga batu bara menggunakan Flue gas desulfurization (FGD) untuk menghilangkan gas yang mengandung belerang dari cerobong mereka. Sebagai contoh FGD adalah wet scrubber yang umum digunakan di Amerika Serikat dan negara-negara lainnya. Wet scrubber pada dasarnya adalah tower yang dilengkapi dengan kipas yang mengambil gas asap dari cerobong ke tower tersebut. Kapur atau batu kapur dalam bentuk bubur juga diinjeksikan ke ke dalam tower sehingga bercampur dengan gas cerobong serta bereaksi dengan sulfur dioksida yang ada, Kalsium karbonat dalam batu kapur menghasilkan kalsium sulfat ber pH netral yang secara fisik dapat dikeluarkan dari scrubber. Oleh karena itu, scrubber mengubah polusi menjadi sulfat industri.

Di beberapa area, sulfat tersebut dijual ke pabrik kimia sebagai gipsum bila kadar kalsium sulfatnya tinggi. Di tempat lain, sulfat tersebut ditempatkan di land-fill.

10Hujan Asam

Pengaruh Pencemaran Udara pada Kesehatan Manusia

Untuk memahami pengaruh pencemaran udara, marilah kita perhatikan apa yang terjadi terhadap udara yang kita hirup di dalam sistem pernapasan. 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 bronchiol 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.

Kecepatan 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. Hemoglobin orang yang sedang merokok mengandung sedikitnya 5-20% karbon monoksida. 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 cardiovaskular dan pembesaran jantung.

Sistem respirasi manusia mempunyai sejumlah mekanisme pertahanan untuk melindungi tubuh dari pencemaran udara:

1. Rambut di dalam hidung berperan menyaring partikel yang berukuran besar.

2. Lendir yang disekresikan di saluran pernapasan bagian atas berperan menangkap partikel kecil dan melarutkan beberapa polutan.

3. Bersin dan batuk berperan mengusir udara yang tercemar dan lendir berperan untuk mengusir polutan yang mengiritasi sistem pernapasan.

4. Ratusan sampai ribuan silia yang terdapat di saluran pernapasan berfungsi mengeluarkan lendir dan benda asing.

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.

11Hujan Asam

DAFTAR PUSTAKA

Soegianto, Agoes. 2005. Ilmu Lingkungan. Airlangga University

Press: Surabaya.

www.id.wikipedia.org/wiki/Hujan_asam

www.id.wikipedia.org/wiki/Pencemaran_udara

www.anafio.multiply.com/

12Hujan Asam

www.klipingut.wordpress.com/2007/12/26/mengungkap-proses-terjadinya-hujan-asam/

www.b0cah.org

www.kompas.com

www.sains.wordpress.com/2008/03/14/apa-sih-hujan-asam-itu-2/

www.inli.blogspot.com/2007/12/apakah-hujan-asam-itu.html

www.sma6bekasi.com/2008/index.php/Artikel/HUJAN-ASAM.html

www.wida310186.wordpress.com/2007/01/26/hujan-asam/

www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-lingkungan/pencemaran_lingkungan/hujan-asam-acid-rain/

www.greenlife.web.id

www.daac.gsfc.nasa.gov

www.energiportal.com

www.preeti-sandinmyshoes.blogspot.com

www.brookie.org