PAPER Metode Gravimetri dalam Alat High Volume Air Sampler (HVAS) Sebagai Cara Kuantitatif Mengukur Kualitas Debu dalam Udara Diajukan untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Kimia Analisis
Fildzah Alfita Qosthalani 1306444415
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MIPA UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2014
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkah dan limpahan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan paper ini dengan tepat waktu. Paper ini berjudul "Metode Gravimetri dalam Alat High Volume Air Sampler Sebagai Cara Kuantitatif Mengukur Kualitas Debu dalam Udara" yang ditujukan untuk memenuhi tugas akhir mata kuliah Kimia Analisis yang diajarkan oleh Bapak Drs. Erzi Rizal Azwa dan Ibu Dita Arifa Nurani, M.Sc. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan yang mendasar pada paper ini. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun berkaitan dengan penulisan serta isi paper ini. Terima kasih kepada berbagai sumber yang telah membuat tulisan bermafaat sebagai referensi penulis. Semoga paper ini juga dapat bermanfaat bagi khalayak umum yang sedang membutuhkan referensi terkait masalah yang bersangkutan.
Depok, 29 Mei 2014
Penulis
1
DAFTAR ISI Kata Pengantar Daftar Isi Bab I Pendahuluan Bab II Pembahasan Bab III Simpulan Daftar Pustaka
2
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pada zaman industri modern ini, sumber polusi semakin banyak ditemukan. Tidak hanya pada lingkungan yang padat kendaraan seperti Jakarta, tetapi juga pada wilayah industri yang sedikit banyak memberikan dampak negatif pada kesehatan lingkungan. Hal ini membuat lingkungan kehilangan kontrol dan mengalami pencemaran udara akibat kadar udara yang tidak seimbang. Udara atmosfer yang dianggap seimbang sesungguhnya terdiri dari 78% nitrogen; 20% oksigen; 0,93% argon; 0,03% karbon monoksida dan sisanya terdiri dari helium, neon, metan, dan hidrogen. Debu seringkali menjadi indikator pencemaran udara yang digunakan untuk menunjukan tingkat bahaya baik terhadap lingkungan maupun terhadap kesehatan dan keselamatan kerja. Untuk mengetahui secara kuantitatif banyaknya partikel debu yang membahayakan tersebut, debu yang dijadikan parameter disebut Particulat Matter 10 (PM10) yang memiliki ukuran ≦10 mikron. Saat ini beberapa wilayah seperti di kota Riau telah di pasang alat ukur untuk mengetahui tingkat bahaya debu PM10 di sekitar. Pengukuran kadar PM10 dilakukan dengan metode gravimetri dengan alat High Volume Air Sampler. Prinsip kerjanya adalah dengan menentukan konsentrasi debu yang ada di udara dengan pompa isap lalu di filter kemudian dilakukan perhitungan matematis untuk mendapatkan kadar debu di udara.
B. Rumus Masalah
Apakah hasil dari pengukuran PM10 dengan metode gravimetri dapat digunakan sebagai parameter pencemaran udara yang akurat?
3
C. Tujuan
Mengenalkan alat high volume air sampler untuk mengukur kualitas pencemaran udara
Mengetahui klasifikasi pencemar udara yang dapat diukur dengan high volume air sampler
Menjelaskan cara kerja high volume air sampler sebagai alat ukur konsentrasi debu pada wilayah yang diuji
4
BAB II PEMBAHASAN A. Partikel Debu Pencemar Udara Udara adalah suatu campuran gas yang terdapat pada lapisan yang mengelilingi bumi. Komposisi campuran gas tersebut tidak selalu konstan. Komponen yang konsentrasinya paling bervariasi adalah air dalam bentuk bentuk uap H2O dan Karbon Dioksida (CO2). Jumlah uap air yang terdapat di udara bervariasi dari cuaca dan suhu. Menurut Mukono (1997) Pencemaran udara adalah bertambahnya bahan atau substrat fisik atau kimia kedalam lingkungan udara normal yang mencapai sejumlah tertentu, sehingga dapat dideteksi oleh manusia (atau yang dapat dihitung dan diukur) serta dapat memberikan efek pada manusia, binatang, vegetasi, dan material. Selain itu pencemaran udara dapat pula dikatakan sebagai perubahan atmosfer oleh karena masuknya bahan kontaminan alami atau buatan ke dalam atmosfer tersebut. Berdasarkan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 41 Tahun 1999, Pencemaran udara diartikan masuk atau dimasukannya makhluk hidup, zat, energi, dan atau komponen lain ke udara dan atau berubahnya tatanan udara oleh kegiatan manusia atau proses alam, sehingga
kualitas
udara
turun
sampai
ketingkat
tertentu
yang
menyebabkan udara menjadi kurang atau tidak dapat berfungsi lagi sesuai peruntukannya. Beberapa komponen pencemar udara yang paling banyak berpengaruh dalam pencemaran udara adalah komponen-komponen berikut ini : 1. Karbon monoksida (CO) 2. Nitrogen Oksida ( NOx) 3. Belerang Oksida (SOx) 4. Hidrokarbon (HC) 5. Partikel (Fardiaz, 1992) Jika dikaitkan dengan bahan pencemar udara, debu sering dijadikan salah satu indikator pencemaran yang digunakan untuk
5
menunjukan tingkat bahaya baik terhadap lingkungan maupun terhadap kesehatan dan keselamatan kerja. Debu adalah zat padat yang berukuran 0,1 – 25 mikron. Debu termasuk kedalam golongan partikulat. Yang dimaksud dengan partikulat adalah zat padat/cair yang halus, dan tersuspensi diudara, misalnya embun, debu, asap, fumes dan fog. Partikulat ini dapat terdiri atas zat organik dan anorganik (Slamet,2000) Debu merupakan salah satu bahan yang sering disebut sebagai partikel yang melayang di udara (Suspended Particulate Matter/SPM) dengan ukuran 1 mikron sampai 500 mikron. Suspended partikulat adalah partikel halus di udara yang terbentuk pada pembakaran bahan bakar minyak. Terutama partikulat halus yang disebut PM10. Particulat Matter 10 (PM10) adalah partikel debu yang berukuran ≤ 10 mikron. Secara fisik debu atau particulate dikategorikan sebagai pencemar yaitu dust udara aerosol. Debu terdiri dari 2 golongan, yaitu padat (soll) dan cair (liquid). Debu yang terdiri dari partikel-partikel padat dapat dibedakan menjadi 3 macam: 1. Dust Dust terdiri dari berbagai ukuran mulai dari yang submikroskopik sampai yang besar. Debu yang berbahaya adalah ukuran yang bisa terhirup ke dalam sistem pernafasan, umumnya lebih kecil dari 100 mikron dan bersifat dapat terhirup ke dalam paru-paru. 2. Fumes Fumes adalah partikel padat yang terbentuk dari proses evaporasi atau kondensasi, pemanasan berbagai logam, misalnya menghasilkan uap logam yang kemudian berkondensasi menjadi partikel-partikel metal fumes misalnya, logam (Cadmium) dan Timbal (Plumbum) 3. Smoke Smoke atau asap adalah produk dari pembakaran bahan organik yang tidak sempurna dan berukuran sekitar 0,5 mikron. Sedangkan partikel cair disebut dengan mist atau fog (awan) yang dihasilkan melalui proses kondensasi atau aromizing, contoh sederhana hair spray atau obat nyamuk semprot.
6
B. Mengenal High Volume Air Sampler dengan Metode Gravimetri High Volume Air Sampler (HVAS) adalah peralatan yang digunakan untuk pengumpulan kandungan partikel melalui filtrasi, sejumlah besar volum udara di atmosfer dengan memakai pompa vakum kapasitas tinggi, yang dilengkapi dengan filter dan alat control laju alir. Prinsip kerja dari high volume air sampler dengan metode gravimetri adalah menentukan konsentrasi debu yang ada di udara dengan menggunakan pompa isap. Udara yang terhidap disaring denga filter, sehingga debu yang ada di udara akan menempel pada filter tersebut. Berdasarkan jumlah udara yang terhisap dan berat debu yang menempel pada filter, akan diketahui konsentrasi debu yang ada di udara. Pengukuran konsentrasi partikel yang melayang di udara menggunakan metode gravimetri dengan metode berikut : Pemilihan Filter Secara umum, pemilihan filter bergantung terhadap pengujian. Hal yang penting untuk diperhatikan adalah penentuan seleksi dan pemakaian karakteristik. Adapun beberapa macam filter yang umum digunakan adalah sebagai berikut: 1.
filter serat kaca
2.
filter fiber silika
3.
filter selulosa
filter serat kaca dapat dipilih untuk contoh uji dengan kelembaban tinggi. Filter serat kaca dipilih karena dapat mengumpulkan partikel dengan kisaran diameter 0,1µm – 100 µm. adapun efisiensi pengumpulan berkisar 99,95 % untuk ukuran partikel 0,3 µm. Perhitungan Konsentrasi Konsentrasi Total Suspended Particulate (TSP) di udara dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
Dengan keterangan:
7
[C]
= konsentrasi Total Suspended Paticulate (TSP) di udara 3
ambient (µg/m ) Mt
= berat filter setelah pengambilan sampel udara (µg)
M0
= berat filter bersih atau sebelum pengambilan sampel
udara (µg) T
= lama pencuplikan atau pengambilan sampel (jam)
V
= laju pencuplikan atau pengambilan udara (m3/jam)
Kemudian konsentrasi yang diperoleh dari persamaan tersebut dikonversi ke persamaan model konversi Canter untuk mendapatkan konsentrasi yang setara dengan konsentrasi partikulat di udara dengan waktu pencuplikan atau pengukuran selama 24 jam. Berikut adalah persamaan konversi Canter:
Dengan keterangan sebagai berikut: C1
= konsentrasi udara rata-rata dengan waktu pengambilan
sampel selama 24 jam (µg/m3) C2
= konsentrasi udara rata-rata hasil pengukuran dengan lama
pengambilan sampel selama t2 jam. Dalam hal ini, C2 = [C]. (µg/m3) t1
= 24 jam
t2
= lama pengambilan sampel (jam)
p
= faktor konversi dengan nilai antara 0,17 dan 0,2
Dalam percobaan alat high volume air sampler yang pernah diuji oleh sekelompok mahasiswa teknik lingkungan Universitas Indonesia pada laporan praktikumnya “Cara Uji Partikel Tersuspensi Total Menggunakan Peralatan
High
Volume
Air
Sampler
(HVAS)
Dengan
Metode
Gravimetri”, didapatkan bahwa : 1. Konsentrasi total partikel tersuspensi pada Lab. Beton dan Material berdasarkan pengukuran salama 1 jam adalah sebesar 8
41,88
µg/m3, ekuivalen dengan nilai 29,41
µg/m3 pada
pengukuran 8 jam 2. Berdasarkan standar baku mutu udara ambient dalam ruangan yang diatur di dalam Peraturan Gurbenur Provinsi DKI Jakarta No.52 Tahun 2006 tentang pedoman pengedalian pencemaran udara dalam ruangan, konsentrasi TSP di ruangan lab beton masih memenuhi standar baku mutu udara ambient yang berlaku, sehingga masih cukup aman untuk orang yang melakukan kegiatan di dalamnya.
9
BAB III SIMPULAN A. Simpulan Metode gravimetri yang diterapkan pada alat high volume air sampler untuk mengukur kualitas debu dalam suatu daerah adalah dengan menghisap udara sekitar dengan cara filtrasi lalu jumlah partikel yang terakumulasi dalam filter dianalisa kandungannya dengan gravimetrik. Hasil analisis yang diperoleh kemudian dapat dijadikan sebagai tolak ukur tingkat pencemaran udara dalam lingkungan tersebut.
B. Saran Dalam membuktikan bahwa udara suatu wilayah tidak tercemar, cukup tercemar, atau sangat tercemar, metode gravimetri merupakan cara yang akurat untuk memutuskannya. Pada umumnya, tidak ada kekurangan dalam metode gravimetri alat HVAS tersebut, namun metode ini dapat dibilang manual dan memerlukan keakuratan yang tinggi. Sehingga perlu ada improvisasi suatu alat yang dapat dengan otomatis menganalisis kadar debu dalam suatu wilayah yang diteliti.
10
DAFTAR PUSTAKA 1. Dewi Aprianti, Hermawati W., Osha Ombasta, dan Zahra Mediawaty. Laporan Praktikum : Cara Uji Partikel Tersuspensi Total Menggunakan peralatan High Volume Air Sampler (HVAS) dengan Metode Gravimetri. 2010. Universitas Indonesia : Depok. 2. Teguh Prayudi dan Joko Priyatno Susanto. Kualitas Debu dalam Udara Sebagai Dampak Industri Pengecoran Logam Ceper. 2010. Jurnal Teknologi Lingkungan 3. Fanji Avrianto. Skripsi : Analisis kadar Particulate Matter 10 (PM10) di Udara dan Keluhan Gangguan Pernafasan Pada Masyarakat Yang Tinggal di Sepanjang Jalan Raya Kelurahan Lalang Kecamatan Sunggal Medan Tahun 2010. 2011. Universitas Sumatera Utara : Medan. 4. U.S. Environmental Protection Agency. Compendium of Methods for the Determination of Inorganic Compounds in Ambient Air. 1999. United State of America : Cincinnati
11
