TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO )...

30
TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO 2 ) DARI SUMBER TITIK MAJEMUK (MULTIPLE POINT SOURCES) DENGAN MODIFIKASI MODEL GAUSS DI JALAN PAGESANGAN RAYA SURABAYA SELATAN JURUSAN TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012

Transcript of TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO )...

Page 1: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

TUGAS AKHIR

PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO2) DARI SUMBER TITIKMAJEMUK (MULTIPLE POINT SOURCES) DENGAN MODIFIKASI

MODEL GAUSS DI JALAN PAGESANGAN RAYA SURABAYA SELATAN

JURUSAN TEKNIK LINGKUNGANFAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAANINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA2012

Page 2: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

Pendahuluan• Latar BelakangAdanya pembangunan di berbagai aspek tidak hanya meningkatkan

perekonomian tetapi juga peningkatan kebutuhan energi untuk transpostasi maupun industri. Semakin pesatnya peningkatan trasnportasi maupun industri dapat meningkatkan pencemaran udara di Kota Surabaya.

Diperlukan suatu upaya dalam mengendalikan pencemaran udara danmenjaga kualitas ambient, tetapi biaya sangat mahal.

Pembuatan suatu model dispersi dianggap upaya pengendaliandengan biaya yang tidak mahal, dan dapat digunakan dalammembantu menentukan suatu kebijakan

Page 3: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

• Rumusan MasalahRumusan masalah dalam penelitian ini adalah:

• Bagaimana menghitung konsentrasi SO2 dari sumber titikmajemuk dengan pemodelan Gauss di Jalan Pagesangan Raya Surabaya selatan?

• Berapakah nilai kontribusi konsentrasi dari sumber titikmajemuk dari model Gauss terhadap ambien?

Page 4: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

• Ruang Lingkup

Ruang lingkup ini untuk membatasi penelitian, diantaranya:

• Penelitian ini dilakukan di daerah Surabaya Selatan dalam radius 5 km dari alat ISPU.

• Sumber pencemar udara dari kegiatan industri di daerahSurabaya selatan dengan studi kasus di Jalan Pagesangan Raya.

• Sumber titik sebanyak 2 cerobong industri.

• Industri yang digunakan sebagai sumber titik adalah industri yang berlokasi dengan arah angin menuju alat detektor ISPU.

• Kemungkinan adanya Sumber pencemar lain maupunperubahan/reduksi setelah terjadi reaksi di udara dankemungkinan penyerapan oleh RTH tidak dihitung.

Page 5: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

• Parameter yang dimodelkan adalah sulfur dioksida (SO2) dengan data yang ada di ISPU.

• Pemodelan menggunakan persamaan Gauss dan menggunakan program microsoft office excel.

• Titik pengambilan data primer untukvalidasi, dilakukan pada koordinat alat ISPU.

• Pemodelan dispersi SO2 dilakukan denganmenghitung konsentrasi SO2 berdasarkan data ISPU selama 5 tahun.

• Modifikasi model Gauss dengan rumus dasaryang disesuaikan dengan arah angin.

Page 6: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

• TujuanTujuan dari penelitian ini adalah :

• Menghitung konsentrasi SO2 dari sumber titik majemuk dengan pemodelan Gauss di Jalan Pagesangan Raya Surabaya Selatan.

• Menghitung nilai kontribusi SO2 dari sumber titik majemuk terhadap ambien.

Page 7: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

• Manfaat

Manfaat penelitian ini adalah dapatmemodelkan dispersi pencemar udara di Kota Surabaya Selatan yang nantinya dapatdiketahui prediksi konsentrasi pencemar padatitik penerima tertentu, sebagai bahanpertimbangan pemerintah dalam menentukantitik pantau kualitas udara dan pembuatankebijakan, dapat memperkecil biayapembuatan alat pengendali dan pemantauanpencemar udara.

Page 8: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

Tinjauan Pustaka

• Pencemaran Udara Dari Cerobong Asap Industri

Menurut laporan Badan Pengelola Lingkungan Hidup (BPLH) 2006, potensi pencemaran udara berupa SO tertinggi berasal darisumber tidak bergerak, yaitu industri sebesar 403.523,25 ton per tahun (78,32 persen) dan NO tertinggi dari sumber bergerak, yaitu27.079,72 ton per tahun (62,2 persen).

(Agung Wredho, 2011)

Page 9: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

• Mekanisme pembentukan SOx dapat dituliskan dalam dua tahap reaksi berikut :

S + O2 < --------- > SO2

2 SO2 + O2 < --------- > 2 SO3

• SO3 di udara dalam bentuk gas hanya mungkin ada jika konsentrasi uap air sangat rendah. Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO3 dan uap air akan segera bergabung membentuk droplet asam sulfat ( H2SO4 ) dengan reaksi sebagai berikut :

SO3 + H2O2 ------------ > H2SO4

(DepKes, 2004)

Page 10: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

• Penyebaran SO2 oleh Dispersi Udara

Penyebaran polutan sangat dipengaruhi oleh faktor meteorologidiantaranya adalah pergerakan udara, temperature udara, tekanan udara, arah dan kecepatan angin sertakelembaban udara.

Selain faktor tersebut, dispersi dipengaruhi oleh stabilitasatmosfer dan mixing height.

Page 11: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

• Pemodelan Dispersi

Pada U.S EPA (1995) Parameter dispersi dari sumber titik (point source) dengan rumus Pasquill-Gifford digunakan untukmenghitung σy dan σz (dalam meter) untuk kategori daerahpedalaman . σy dihitung dengan rumus:

σy = 465.11628(x)tan(TH),

Dimana TH = 0.017453293[c - d ln(x)]

Dan σz dihitung dengan rumus:

σz = axb

Dimana x adalah jarak (km), dengan nilai a, b, c, dan d merupakan paramater pada tabel PASQUILL-GIFFORD

Page 12: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

• Pemodelan Dispersi GaussPerkiraan konsentrasi dilakukan dengan waktu rata-rata selama

adanya pusaran dan pergerakan angin. Persamaan Gauss untuk konsentrasi rata-rata dispersi dari sumber stack sesuaiarah angin adalah:

2

2

2

2

2

2 )(

2

1exp

)(

2

1exp

2

1exp

2zzyzy

HzHzy

u

QC

Page 13: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

Dimana:C = Konsentrasi polutan pada suatu titik dalam kondisi steady

state, (µg/m3)

Q = Laju emisi, (µg/s)

σy, σz = Parameter dispersi horisontal dan vertikal

u = Kecepatan rata-rata angin pada tinggi efektif stack, (m/s)

y = Jarak horisontal dari titik tengah plume, (m)

z = Jarak vertikal dari tanah, (m)

H = Tinggi stack efektif, (m) yang dihiting dari h+Δh

(Andrew T. Allen, 1998)

Page 14: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

• Skema plume dengan dispersi Gauss

Source: Adapted from Turner 1970.

Page 15: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

Metodologi Penelitian

Page 16: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

Lokasi Penelitian

Lokasi Alat ISPU

Page 17: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

lanjutan

Lokasi Cerobong Industri di Surabaya Selatan

Page 18: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

DATA DAN PEMBAHASAN• Pengolahan data ISPU (µg/m3):

Musim

Nilai

Hujan Kemarau

Konsentrasi SO2

4 tahun

Konsentrasi SO2

1 tahun

Konsentrasi SO2

4 tahun

Konsentrasi

SO2 1 tahun

Minimal 20.5331 215.3767 25.1823 232.0925

Maksimal 69.5656 685.4420 123.2221 903.8875

Rata-rata 35.1573 235.7933 64.5892 217.9925

Page 19: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

DATA DAN PEMBAHASAN• Pengolahan data BMKG: kecepatan angin (m/s)

Kecepatan rata-rata 3 tahun musim hujan = 3.1

Kecepatan rata-rata 3 tahun musim kemarau = 3.6

Kecepatan rata-rata 1 tahun musim hujan = 3.4

Kecepatan rata-rata 1 tahun musim kemarau = 3.7

• Dapat ditentukan stabilitas atmosfer, yakni

• B = Tidak stabil

Page 20: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

DATA DAN PEMBAHASAN• Kecepatan angin (m/s) pada ketinggian 20 m

Kecepatan rata-rata 3 tahun musim hujan = 3.5

Kecepatan rata-rata 3 tahun musim kemarau = 4.0

Kecepatan rata-rata 1 tahun musim hujan = 3.8

Kecepatan rata-rata 1 tahun musim kemarau = 4.1

Page 21: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

DATA DAN PEMBAHASAN• Perhitungan laju emisi:

rata-rata emisi 4

tahun (µg/s)272128.70 2785163.67

rata-rata emisi 1

tahun (µg/s)342249.65 2507623.69

Page 22: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

DATA DAN PEMBAHASAN• Perhitungan jarak dari titik sumber ke ISPU

dengan perbedaan koordinat, didapatkan jarak:

• 1. Jika arah angin ke timur, titik 1 ke ISPU:

• Jarak x = 950.6933 m y = 532.4500 m

• 2. Jika arah angin ke timur, titik 2 ke ISPU:

• Jarak x = 836.9580 m y = 775.062 m

• 3. Jika arah angin ke tenggara, titik 1 ke ISPU:

• Jarak x = 1089.643 m y = 0

• 4. Jika arah angin ke tenggara, titik 1 ke ISPU:

• Jarak x = 1160.666 m y = 0

Page 23: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan
Page 24: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

DATA DAN PEMBAHASAN• Perhitungan konsentrasi model (µg/m3):

Musim Kemarau Sumber titik 1 Sumber titik 2 Emisi Total

Rata-rata konsentrasi 4 tahun 0.0020 3.1466 x 10-7 0.0020

Rata-rata konsentrasi 1 tahun 0.0024 2.7518 x 10-7 0.0024

Musim Hujan Sumber titik 1 Sumber titik 2 Emisi Total

Rata-rata konsentrasi 4 tahun 0.0023 3.6481 x 10-7 0.0023

Rata-rata konsentrasi 1 tahun 0.0026 2.9716 x 10-7 0.0026

Musim Kemarau Sumber titik 1 Sumber titik 2 Emisi Total

Rata-rata konsentrasi 4 tahun 1.0434 6.2329 7.2763

Rata-rata konsentrasi 1 tahun 1.2746 5.4508 6.7255

Musim Hujan Sumber titik 1 Sumber titik 2 Emisi Total

Rata-rata konsentrasi 4 tahun 1.2099 7.2269 8.4368

Rata-rata konsentrasi 1 tahun 1.3766 5.8865 7.2630

Page 25: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

DATA DAN PEMBAHASAN• Perbandingan Model dan ISPU:

0

20

40

60

80

100

120

6 7 8 9 10 6 7 8 9 10 6 7 8 9 10 6 7 8 9 10

2007 2008 2009 2010

Ko

nse

ntr

asi

g/m

3)

ISPU

Model

Model 2

Page 26: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

DATA DAN PEMBAHASANPengambilan data primer:

Menit

ke-

Kecepatan

angin (m/s)arah angin

Suhu

udara (oC)SO2 (ppm)

SO2

(µg/m3)

1 0 Tenggara 35.3 0.1 263.8037

2 1.49 Tenggara 35.3 0.1 263.8037

3 0.49 Tenggara 34.7 0.2 527.6074

4 0.81 Tenggara 35.14 0.1 263.8037

5 0.68 Tenggara 36.4 0.2 527.6074

Rata-rata 369.3252

Page 27: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

DATA DAN PEMBAHASAN• Nilai kontribusi pencemar SO2 dari sumber titik

majemuk adalah:

• % kontribusi = 1.82%

%100

3252.693

7255.63252.693%100kontribusi% x

Page 28: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

KESIMPULAN• Kesimpulan dari penelitian ini adalah:1. Konsentrasi SO2 hasil pemodelan Gauss dari sumber titik

majemuk:• Konsentrasi selama 4 tahun pada musim kemarau dengan

arah angin ke tenggara = 7.2763 µg/m3

• Konsentrasi selama 1 tahun pada musim kemarau denganarah angin ke tenggara = 6.7255 µg/m3

• Konsentrasi selama 4 tahun pada musim hujan dengan arahangin ke tenggara = 8.4368 µg/m3

• Konsentrasi selama 1 tahun pada musim hujan dengan arahangin ke tenggara = 7.2630 µg/m3

2. Hasil perhitungan kontribusi sumber titik majemuk darimodel Gauss terhadap ambien adalah 1.82%.

Page 29: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

SARANSaran untuk penelitian selanjutnya adalah:• Dilakukan pengecekan data dan kalibrasi alat ISPU yang

kemungkinan tidak dilakukan kalibrasi.• Dilakukan penelitian pada sumber titik yang lain di Kota Surabaya

yang nantinya dapat dilakukan analisa data untuk seluruh sumber pencemar titik dan pengaruhnya terhadap kualitas udara Kota Surabaya.

• Dilakukan penelitian dengan model dispersi sesuai reaksi alami yang terjadi di udara dan yang tereduksi/terserap oleh ruang terbuka hijau.

• Dilakukan penelitian pada sumber pencemar lain misalnya sumber garis/jalan dan sumber alami yakni proses penguraian zat organik yang menghasilkan gas yang mengandung sulfur dan gas lain atau dari proses pembakaran sampah untuk validasi data dengan ambien di Surabaya Selatan.

Page 30: TUGAS AKHIR PEMODELAN DISPERSI SULFUR DIOKSIDA (SO ) …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23953-3308100704-Presentation.pdf · Jika uap air terdapat dalam jumlah cukup, SO. 3. dan

TERIMA KASIH