Pencemaran Udara2

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


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.


13


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


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

Documents

Pencemaran Udara2