MAKALAH ILMU LINGKUNGAN

PENCEMARAN UDARA

Diajukan Untuk Memenuhi Tuntutan Tugas Mata Kuliah Ilmu Lingkungan

DISUSUN OLEH :

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2012

I. Pengantar

Pencemaran udara adalah kehadiran satu atau lebih substansi fisik, kimia,

atau biologi di atmosfer dalam jumlah tertentu yang dapat membahayakan kesehatan

manusia, hewan, dan tumbuhan, mengganggu estetika dan kenyamanan, atau merusak

properti. Pencemar udara dibedakan menjadi dua yaitu, pencemar primer dan pencemar

sekunder. Pencemar primer adalah substansi pencemar yang ditimbulkan langsung dari

sumber pencemaran udara. CO adalah sebuah contoh dari pencemar udara primer karena ia

merupakan hasil dari pembakaran. Pencemar sekunder adalah substansi pencemar yang

terbentuk dari reaksi pencemar-pencemar primer di atmosfer.

II. Sumber dan Jenis Pencemaran Udara

Sumber Pencemaran Udara antara lain:

Sumber Polusi Udara

Kegiatan Manusia Sumber Alami Sumber Lain

Transportasi

Industri

Pembangkit listrik

Pembakaran (perapian,

kompor,  furnace,

insinerator dengan

berbagai jenis bahan

bakar

Gas buang pabrik yang

menghasilkan gas

berbahaya seperti (CFC)

Gunung berapi

Rawa-rawa

Kebakaran hutan

Nitrifikasi dan denitrifika

si biologi

Transportasi amonia

Kebocoran tangki klor

Timbulan

gas metana dari lahan

uruk /tempat

pembuangan

akhir sampah

Uap pelarut organik

Jenis-jenis bahan pencemar udara antara lain:

1. Oksida nitrogen

(NOx)

Oksida Nitrogen (NOx) adalah kelompok gas nitrogen yang

terdiri dari nitrogen monoksida (NO) dan nitrogen dioksida (NO2).

Walaupun ada bentuk oksida nitrogen lainnya, tetapi kedua gas tersebut yang paling banyak

diketahui sebagai bahan pencemar udara. NO dan NO2 berbahaya bagi manusia. Penelitian

menunjukkan bahwa NO2 empat kali lebih beracun daripada NO. Pembentukan NO dan NO2

merupakan reaksi antara N2 dan O2 di udara sehingga membentuk NO, yang bereaksi lebih

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro 2012 1

Pencemar/polutan primer C + 1/2O2 → COC + O2 → CO2

Pencemar/polutan sekunder C + 1/2O2 → CO + 1/2O2 → CO2

lanjut dengan lebih banyak oksigen membentuk NO2. Udara terdiri dari 80% Volume N2 dan

20% Volume O2. Pada suhu kamar, hanya sedikit kecendrungan nitrogen dan oksigen untuk

bereaksi satu sama lainnya. Pada suhu yang lebih tinggi (diatas 1.210°C) keduanya dapat

bereaksi membentuk NO dalam jumlah banyak sehingga mengakibatkan pencemaran udara.

Jadi reaksi pembentukan NO merupakan hasil samping dari proses pembakaran.

Dari seluruh jumlah oksigen nitrogen (NOx) yang dibebaskan ke udara, jumlah

terbanyak adalah NO yang diproduksi oleh aktivitas bakteri. Akan tetapi pencemaran NO dari

sumber alami ini bukan masalah karena tersebar merata sehingga jumlahnya kecil. Yang

menjadi masalah adalah pencemaran NO yang diproduksi oleh kegiatan manusia (jumlahnya

akan meningkat pada tempat tertentu). Emisi NOx dipengaruhi oleh kepadatan penduduk

karena sumber utama NOx yang diproduksi manusia adalah dari pembakaran dan kebanyakan

disebabkan oleh kendaraan bermotor, produksi energi dan pembuangan sampah. Sebagian

besar emisi NOx buatan manusia berasal dari pembakaran arang, minyak, gas, dan bensin.

2. Karbon

monoksida (CO)

Atom C dan O2 dapat bergabung membentuk senyawa karbon

monoksida (CO) sebagai hasil pembakaran yang tidak sempurna

dan karbon dioksida (CO2) sebagai hasil pembakaran sempurna. CO2 merupakan senyawa

yang tidak berbau, tidak berasa dan pada suhu udara normal berbentuk gas yang tidak

berwarna. Tidak seperti senyawa CO berpotensi bersifat racun yang berbahaya karena

membentuk ikatan yang kuat dengan hemoglobin (pigmen darah). Sifat pembentukan

karboksihemoglobin (HbCO) 200 kali lebih stabil daripada oksihemoglobin (HbO2).

Penguraian HbCO yang relatif lambat menyebabkan terhambatnya kerja molekul sel pigmen

tersebut dalam fungsinya membawa oksigen keseluruh tubuh. Kondisi seperti ini bisa

berakibat fatal karena dapat menyebabkan keracunan.

CO di lingkungan dapat terbentuk secara alamiah, tetapi sumber utamanya adalah dari

kegiatan manusia, CO yang berasal dari alam termasuk dari oksidasi metal di atmosfir,

pegunungan, kebakaran hutan dan badai listrik alam. Sumber CO buatan antara lain

kendaraan bermotor, terutama yang menggunakan bahan bakar bensin. Pembakaran batu bara

dan minyak dari industri dan pembakaran sampah domestik.

3. Oksida sulfur

(SOx)

Pencemaran oleh SOx terutama disebabkan oleh dua komponen

sulfur bentuk gas yang tidak berwarna, yaitu Sulfur dioksida (SO2)

Sulfur trioksida (SO3). SO2 mempunyai karakteristik bau yang tajam dan tidak mudah

terbakar diudara, sedangkan SO3 merupakan komponen yang tidak reaktif. (S + O2 → SO2

dan 2SO2 + O2 → 2SO3). 1/3 dari jumlah sulfur di atmosfir merupakan hasil kegiatan manusia

dan kebanyakan dalam bentuk SO2 (2/3 hasil kegiatan manusia kebanyakan dalam bentuk

SO2). 2/3 bagian lagi berasal dari sumber-sumber alam seperti vulkano dan terdapat dalam

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro 2012 2

bentuk H2S dan oksida. Pencemaran yang berasal dari sumber alam biasanya lebih tersebar

merata. Pembakaran bahan bakar pada sumber pencemaran SOx, misalnya pembakaran arang,

minyak bakar gas, kayu dan sebagainya. Sumber SOx lain adalah dari proses-proses industri

seperti pemurnian petroleum, industri H2SO4, industri peleburan baja dsb.

Pabrik peleburan baja merupakan industri terbesar yang menghasilkan SOx. Hal ini

disebabkan adanya elemen penting alami dalam bentuk garam sulfida misalnya tembaga

(CuFeS2 dan Cu2S), zink (ZnS), Merkuri (HgS) dan Timbal (PbS). Kebanyakan senyawa

logam sulfida dipekatkan dan dipanggang di udara untuk mengubah S menjadi O yang mudah

tereduksi. Oleh karena itu SO2 secara rutin diproduksi sebagai produk samping dalam industri

logam dan sebagian akan terdapat di udara. Pencemaran SOx menimbulkan dampak terhadap

manusia dan hewan, kerusakan pada tanaman. SO2 dianggap pencemar yang berbahaya bagi

kesehatan terutama terhadap manusia terutama penderita yang mengalami penyakit kronis

pada sistem pernafasan.

4. Khlorin (Cl2) Gas Khlorin (Cl2) adalah gas berwarna hijau dengan bau sangat

menyengat. Gas Cl2 sangat terkenal sebagai gas beracun

yang digunakan pada perang dunia ke-1. Cl2 merupakan bahan kimia penting dalam industri

yang digunakan untuk khlorinasi dalam proses produksi dan menghasilkan produk organik

sintetik, seperti plastik (PVC), insektisida (DDT) dan herbisida (2,4 dikhloropenoksi asetat)

selain itu juga digunakan sebagai pemutih (bleaching agent) dalam industri kertas, pabrik

pencucian (tekstil), desinfektan untuk air minum dan kolam renang.

Terbentuknya gas Cl2 di udara ambien merupakan efek samping dari proses pemutihan

(bleaching) dan produksi zat/senyawa organik yang mengandung Cl. Karena banyaknya

penggunaan senyawa Cl di lapangan atau industri dalam dosis berlebih, seringkali terjadi

pelepasan gas Cl2 akibat penggunaan yang kurang efektif.

Selain bau yang menyengat Cl2 dapat menyebabkan iritasi pada mata dan saluran

pernafasan. Apabila gas Cl2 masuk dalam jaringan paru-paru dan bereaksi dengan ion H+ akan

dapat membentuk HCl yang bersifat sangat korosif dan menyebabkan iritasi dan peradangan.

Di udara ambien, gas Cl2 dapat mengalami proses oksidasi seperti terlihat dalam reaksi

berikut: 8Cl2 + 8H2O → 8HCl + 8HOCl→8HOCl → 6HCl + 2HClO3 + O3

5. Timah (Pb) Pembakaran Pb-alkil sebagai zat aditif pada bahan bakar

kendaraan bermotor merupakan bagian terbesar dari seluruh emisi

Pb ke atmosfer. Pb di udara ambien yang berasal dari pembakaran bensin tidak sama pada

tiap-tiap tempat karena tergantung pada kepadatan kendaraan bermotor dan efisiensi mesin

untuk mereduksi kandungan Pb pada bensin.

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro 2012 3

Penambangan dan peleburan batuan Pb sering menimbulkan masalah pencemaran.

Peleburan Pb sekunder, penyulingan, industri senyawa dan barang yang mengandung Pb, dan

insinerator juga dapat menambah emisi Pb ke lingkungan. Karena batu bara juga mineral

lainnya (batuan) umumnya mengandung Pb, maka kegiatan berbagai industri yang terutama

menghasilkan besi dan baja peleburan tembaga dan pembakaran batu bara, harus dipandang

sebagai sumber yang dapat menambah emisi Pb ke udara. Dampak keracunan timbal sangat

mengerikan karena target utama dari timbal adalah syaraf.

6. Ozon (O3) Oksidan (O3) merupakan senyawa di udara selain O2 yang

memiliki sifat sebagai pengoksidasi. Oksidan adalah komponen

atmosfir yang diproduksi oleh proses fotokimia, yaitu suatu proses kimia yang membutuhkan

sinar matahari mengoksidasi komponen-komponen yang tak segera dioksidasi oleh oksigen.

Senyawa yang terbentuk merupakan bahan pencemar sekunder yang diproduksi karena

interaksi antara bahan pencemar primer dengan sinar. Oksidan fotokimia masuk kedalam

tubuh dan pada kadar subletal dapat mengganggu proses pernafasan normal, selain itu

oksidan fotokimia juga dapat menyebabkan iritasi mata.

7. Karbon dioksida

(CO2)

Gas CO2 merupakan salah satu gas rumah kaca yang kemudian

mengakibatkan pemanasan global. Jika peningkatannya sebesar

100 ppm maka suhu udara meningkat sekitar 1oC. Meningkatnya kadar CO2 di udara tidak

segera diubah menjadi O2 oleh tumbuhan karena banyak hutan di seluruh dunia yang ditebang

secara liar tanpa dilakukan penanaman ulang. 

8. CFC CFC digunakan sebagai gas pengembang, karena tidak bereaksi,

tidak berbau, tidak berasa dan tidak berbahaya. Dapat digunakan

untuk AC (Freon), pendingin lemari es dan hair spray. CFC dapat membumbung tinggi ke

statosfer. Penggunaan CFC berlebihan, dapat menyebabkan kerusakan ozon. Dampak dari

kerusakan ozon berpengaruh besar bagi kelangsungan kehidupan di bumi.

9. Hidrokarbon

(HC)

HC merupakan polutan primer karena dilepas ke udara ambien

secara langsung. Kegiatan industri yang berpotensi menghasilkan

polutan dalam bentuk HC adalah industri plastik, resin, pigmen, zat warna, pestisida dan

pemrosesan karet. Sumber HC dapat berasal dari sarana transportasi. Kondisi mesin yang

kurang baik akan menghasilkan HC. HC di udara akan bereaksi dengan bahan lain dan

membentuk ikatan baru yang disebut plycyclic aromatic hidrocarbon (PAH) yang banyak

dijumpai di daerah padat lalu lintas. Bila PAH ini masuk dalam paru-paru akan menimbulkan

luka dan merangsang terbentuknya sel-sel kanker.

Adanya HC di udara terutama metana (CH4), dapat berasal dari sumber-sumber alami

terutama proses biologi aktivitas geotermal pemanfaatan gas alam dan minyak bumi dll.

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro 2012 4

Jumlah yang besar berasal dari proses dekomposisi bahan organik pada permukaan tanah.

Pembuangan sampah, kebakaran hutan dan kegiatan manusia mempunyai peranan cukup

besar dalam memproduksi gas HC di atmosfir. Gas yang dihasilkan dari proses pembuangan

akhir di TPA umumnya adalah gas CH4. CH4 memang tidak bersifat racun, tetapi gas ini

termasuk gas yang mudah menyala dan dapat membentuk senyawa yang bersifat eksplosive

jika bereaksi dengan udara

10. Volatile Organic

Compounds

(VOC)

Komponen-komponen   organik   yang   mudah   menguap

(VOCs/ Volatile   Organic Compounds) adalah hidrokarbon reaktif

dengan adanya sinar matahari. VOCs dihasilkan dari keaneka-

ragaman  sumber  buatan  manusia termasuk produksi dan pemakaian zat-zat kimia organik

seperti bahan-bahan pelarut, transport dan pemakaian crude oil, pemakaian dan distribusi gas

alam, tempat pembuangan limbah dan pabrik-pabrik limbah cair.

11. Partikulat Matter

(PM)

Secara alamiah partikulat debu dapat dihasilkan dari debu tanah

kering yang terbawa oleh angin atau berasal dari muntahan letusan

gunung berapi. Ukuran partikulat yang membahayakan kesehatan umumnya berkisar antara

0,1µm sampai dengan 10µm. Pada umunya ukuran partikulat sekitar 5 µm adalah partikulat

udara yang dapat langsung masuk ke paru-paru dan mengendap di alveoli.

III. Dampak Pencemaran Udara terhadap Lingkungan

1. Fenomena Hujan Asam

Penyebaran gas-gas polusi yang berasal dari pembakaran batu bara dan minyak bumi

dalam jumlah besar bercampur dengan oksigen dan uap air terbentuk secara alamiah di

dalam atmosfer menghasilkan larutan asam. Kemudian mengendap dalam air hujan, salju,

atau kabut. Hujan asam adalah pemindahan endapan nitrat dan sulfat pada saat terbentuk.

Efek primer hujan asam adalah terjadinya proses acidifikasi danau atau sungai, yang

menyebabkan terjadinya pengaruh terhadap tumbuhan dan hewan dan mungkin akan

menghilangkan seluruh kehidupan di danau. Pengaruh lain adalah terhadap tanah, melalui

reaksi kimia secara konsentrasi asam akan menyebabkan tanah kehilangan nutrien. Kota

besar di Indonesia seperti Jakarta, Bandung dan Bahkan Semarang, menunjukkan indikasi

terjadinya hujan asam. Hasil penelitian menunjukkan pH air hujan sudah mendekati 5.

Dampak dari hujan asam ini yaitu merusak tanaman, material dan bangunan karena bersifat

korosif, melarutkan logam-logam berat yang terdapat dalam tanah sehingga mempengaruhi

kualitas air tanah dan air permukaan.

2. Fenomena Efek Rumah Kaca

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro 2012 5

Efek rumah kaca adalah sebuah fenomena ketika energi yang berasal dari matahari

diserap oleh bumi dan dilepas kembali sebagai energi inframerah namun tidak mampu

menembus ke luar angkasa karena terhambat oleh berbagai macam gas yang ada dalam

atmosfer. Pada kondisi keseimbangan proses rumah kaca ini dibutuhkan untuk

mempertahankan suhu bumi pada suhu sekitar 15oC. Akan tetapi seiring dengan

peningkatan gas emisi, menyebabkan peningkatan suhu tidak terkendalikan.

Sinar matahari memancarkan energi ke bumi dengan panjang gelombang (λ) dari 10 -

10 hingga 1010 µmeter. Sinar matahari yang mampu menembus lapisan atmosfer terdiri dari

Sinar γ, Sinar X, Ultraviolet dan Sebagian Infra merah. Setelah mencapai permukaan bumi

maka panjang gelombang yang dipantulkan adalah sinar inframerah dengan λ=1 – 103 μm,

dimana panjang gelombang tersebut tidak mampu menembus gas rumah kaca, sehingga

dipantulkan kembali ke bumi, dan menimbulkan peningkatan panas di bumi. Gas-gas rumah

kaca yang telah diidentifikasi sebagai penyebab peningkatan suhu global bumi adalah:

Jenis Gas Rumah Kaca

Sumber Kontribusi terhadap Panas

CO2 Bahan bakar fosil, kebakaran hutan, perusakan tanah

54%

CH4 Peternakan biomass, pertanian, TPA 12%N2O Bahan bakar fosil, pembakaran hutan. 6%CFC Kulkas, AC, aerosol, bahan pelarut 21%O3 Proses kimia foto, pembangkit listrik 8%

Efek rumah kaca disebabkan oleh keberadaan gas rumah kaca yang menyerap radiasi

panas matahari dan dipantulkan oleh permukaan bumi. Akibatnya panas terperangkap

dalam lapisan troposfer dan menimbulkan fenomena pemanasan global.

Dampak dari pemanasan global adalah:

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro 2012 6

Peningkatan suhu rata-rata bumi Perubahan iklim regional dan global

Pencairan es di kutub Perubahan siklus hidup flora dan fauna

3. Fenomena El-Nino dan La-Nina

Gejala El Nino dirasakan dengan mundurnya musim hujan pada suatu wilayah, dan

dampak banjir pada wilayah lain. El Nino diakibatkan kegagalan terjadinya perubahan arah

angin, sehingga terjadi pergeseran uap air dan awan dari wilayah yang seharusnya. El Nino

berpengaruh terhadap anomali iklim. Gejala ini terjadi pada daerah Equator di Pasifik barat,

yaitu antara Benua Australia-Amerika, termasuk Indonesia. Sebagai Indikator adalah

terjadinya perbedaan Tekanan udara di Darwin dan Tahiti (Amerika Selatan). Bila Tekanan

di Tahiti Lebih Rendah atau suhu lebih panas, dibandingkan di Darwin maka terjadi El-

Nino. Pembentukan Awan di Australia dan sekitarnya akan tertarik ke arah Tahiti, sehingga

terjadi anomali musim penghujan. Sebaliknya bila Tekanan di Tahiti Lebih Tinggi atau

suhu lebih dingin, maka terjadi La-Nina. Pembentukan Awan di Tahiti dan sekitarnya akan

tertarik ke arah Australia. Dengan terjadinya anomali tersebut maka dampak yang muncul

adalah kekeringan, kebakaran hutan, penyebaran asap, pengurangan vegetasi, dan bencana

alam.

4. Kerusakan Lapisan Ozon

Ozon (O3) adalah senyawa kimia yang memiliki ikatan yang tidak stabil. Di atmosfer,

ozon terbentuk secara alami dan terletak di lapisan statosfer pada ketinggian 15-60 km di

atas permukaan bumi. Fungsi lapisan ini adalah untuk melindungi bumi dari radiasi sinar

ultraviolet yang dipancarkan sinar matahari dan berbahaya bagi kehidupan. Namun, zat

kimia buatan manusia yang disebut ODS (Ozone Depleting Substances) atau BPO (Bahan

Perusak Ozon) ternyata mampu merusak lapisan ozon sehingga akhirnya lapisan ozon

menipis. Hal ini dapat terjadi karena zat kimia buatan (CFC) tersebut dapat membebaskan

atom klorida (Cl) yang akan mempercepat lepasnya ikatan O3 menjadi O2. Lapisan ozon

yang berkurang disebut sebagai lubang ozon (ozone hole). CFC yang mencapai stratosfer

dan bersifat stabil menyebabkan laju penguraian molekul-molekul ozon lebih cepat dari

pembentukannya, sehingga terbentuk lubang-lubang pada lapisan ozon.

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro 2012 7

IV. Upaya Mitigasi/Pengendalian

Pengendalian pencemaran udara pada sumber bergerak

1. Melakukan pengujian emisi dan KIR kendaraan secara berkala

2. Memasang filter pada knalpot

3. Penggunaan bahan bakar yang lebih ramah lingkungan & mesin kendaraan yang efisien

Pengendalian pencemaran udara pada sumber tidak bergerak

1. Pengendalian kontaminan dari sumbernya dapat dilakukan dengan menggunakan alat

yang telah dikembangkan seperti untuk pengendalian kontaminan partikulat dan gas.

Centrifugal Collector, mengembangkan gaya sentrifugal pengganti gaya gravitasi

untuk pemisahan partikel dari aliran gas. Karena gaya centrifugal dapat

menghasilkan beberapa kali lebih besar dari gaya gravitasi dan partikel dapat

dihilangkan/ dibawa kedalam collector centrifugal

Wet collector, membersihkan bahan partikulat dari aliran gas dengan menggabungkan

partikel kedalam butiran liquid dengan bersentuhan lansung. Terdiri dari Spray tower,

Wet cyclone scrubbers,Venturi scrubbers.

Fabric Filter, untuk memisahkan partikel kering dari gas (udara) pembawanya. Di

dalam bagian filter, aliran gas yang kotor akan partikel masuk ke dalam beberapa

longsongan filter (disebut juga kantong atau cloth bag) yang berjajar secara pararel,

dan meninggalkan debu pada filter tersebut.

Electrostatic precipitato(ESP), gas buang (flue gas) melalui medan listrik yang

terbentuk antara discharge electrode dengan collector plate, flue gas yang

mengandung debu awalnya bermuatan netral, saat melewati medan listrik, debu

tersebut akan terionisasi sehingga partikel debu menjadi bermuatan negatif. Partikel

debu yang bermuatan negatif kemudian menempel pada collector plate.

2. Menggunakan bahan bakar minyak atau batu bara dengan kadar Sulfur dan CO rendah

3. Menggalakkan penghijauan untuk menyerap/mengkonversi zat pencemar

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro 2012 8

Daftar Referensi

http://agushoe.wordpress.com/2009/03/12/perancangan-bag-house-filterfabric-filter/

http://arhidayat.staff.uii.ac.id/2008/08/08/sumber-pencemaran-udara/

http://depkes.go.id/downloads/Udara.PDF

http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/04/electrostatic-precipitator.html

http://endesdahlan.staff.ipb.ac.id/files/2011/04/Peningkatan-Emisi-dan-Konsentrasi-Gas-

CO2.pdf

http://eprints.undip.ac.id/4778/1/Dampak_Pencemaran_Udara_pada_Kesehatan-Ir.pdf

http://evomask.blogspot.com/2012/04/bagaimana-polusi-udara-mempengaruhi.html

http://id.shvoong.com/exact-sciences/physics/2286940-pengendalian-pencemaran-polusi-

udara/#ixzz1yWOffPUE

http://id.wikipedia.org/wiki/Pencemaran_udara

http://industri16ririn.blog.mercubuana.ac.id/2011/01/22/sumber-sumber-polusi-udara/

http://jurnalingkungan.wordpress.com/2010/02/13/44/

http://pencemaran-lingkungan-bumi.blogspot.com/2009/05/apa-itu-pencemaran-udara.html

http://putracenter.net/2009/01/07/pencemaran-udara-dampak-dan-solusinya/

http://repository.binus.ac.id/content/S0104/S010457879.ppt

http://skaterfm.blogspot.com/2012/04/bahan-makalah-pencemaran-lingkungan-dan.html

http://smpn2kabat.blogspot.com/2011/03/dampak-pencemaran-udara-terhadap.html

http://wyuliandari.wordpress.com/2008/09/25/strategi-pengendalian-pencemaran-lingkungan/

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro 2012 9