TUGAS ANALISIS LINGKUNGAN

TATA CARA ANALISIS CO2, CO, NOX, HIDROKARBON

DAN ZAT PARTIKULAT DI UDARA

Disusun Oleh:

1. Hairunisa A (125061100111033)

2. Vella Prinanda N (125061101111011)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BRAWIJAYAMALANG

2013

1. Oksida-oksida Nitrogen (NOx)

Oksida Nitrogen (NOx) adalah kelompok gas nitrogen yang terdapat di atmosfir

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. Nitrogen monoksida merupakan gas yang tidak berwarna

dan tidak berbau sebaliknya nitrogen dioksida berwarna coklat kemerahan dan berbau

tajam.

Kadar NOx di udara perkotaan biasanya 10–100 kali lebih tinggi dari pada di

udara pedesaan. Kadar NOx diudara daerahperkotaan dapat mencapai 0,5 ppm (500 ppb).

Seperti halnya CO, emisi NOx dipengaruhi oleh kepadatan penduduk karena sumber

utama NOx yang diproduksi manusia adalah dari pembakaran dan kebanyakan

pembakaran disebabkan oleh kendaraan bermotor, produksi energi dan pembuangan

sampah. Sebagian besar emisi NOx buatan manusia berasal dari pembakaran arang,

minyak, gas, dan bensin.

Berikut ini adalah metode analisis gas Nox:

a. Metode Griess-Saltman-spectrofotometri

NO2 di udara direaksikan dengan pereaksi Griess Saltman (absorbent)

membentuk senyawa yang berwarna ungu. Intensitas warna yang terjadi diukur dengan

spektrofotometer pada panjang gelombang 520 nm.

Susunan perlatan untuk sampling NO2 terdiri atas Fritted Impinger, trap,

rotameter, dan pompa hisap. Absorber untuk penangkapan NO2 adalah absorber dengan

desain khusus dan porositas frittednya berukuran 60 µm. Untuk pengukuran NO, sample

gas harus dilewatkan ke dalam oxidator terlebih dahulu ( seperti KMnO4, , Cr2O3) .

b. Metode chemiluminescence .

Gas NO diudara direaksikan dengan gas ozon membentuk nitrogen dioksida

tereksitasi. NO2 yang tereksitasi akan kembali pada posisi ground state dengan

melepaskan energi berupa cahaya pada panjang gelombang 600 - 875 nm. Intensitas

cahaya yang diemisikan diukur dengan photomulltifier , Intensitas yang dihasilkan

sebanding dengan konsentrasi NO di udara. Sedangkan gas NO2 sebelum direaksikan

dengan gas ozon terlebih dahulu direduksi dengan katalitik konventor

Gambar 1.1

Prinsip kerja chemiluminescent analyzers dengan cara mengukur energi cahaya

yang dihasilkan oleh reaksi gas pencemar yang akan diukur dengan gas reagen, energi

cahaya ditangkap oleh tabung photomultiplier, diperkuat dan dipancarkan ke pembaca.

Energi cahaya yang diukur sebanding dengan kuantitas pencemar reaktif.

2. Karbonmonoksida (CO)

Karbon dan Oksigen dapat bergabung membentuk senjawa karbon monoksida

(CO) sebagai hasil pembakaran yang tidak sempurna. Karbon monoksida merupakan

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

tidak berwarna. Tidak seperti senyawa CO mempunyai potensi bersifat racun yang

berbahaya karena mampu membentuk ikatan yang kuat dengan pigmen darah yaitu

haemoglobin. Korban monoksida yang berasal dari alam termasuk dari lautan, oksidasi

metal di atmosfir, pegunungan, kebakaran hutan dan badai listrik alam. Sumber CO

buatan antara lain kendaraan bermotor, terutama yang menggunakan bahan bakar bensin.

Berdasarkan estimasi, Jumlah CO dari sumber buatan diperkirakan mendekati 60 juta Ton

per tahun. Separuh dari jumlah ini berasal dari kendaraan bermotor yang menggunakan

bakan bakar bensin dan sepertiganya berasal dari sumber tidak bergerak seperti

pembakaran batubara dan minyak dari industri dan pembakaran sampah domestik.

Didalam laporan WHO (1992) dinyatakan paling tidak 90% dari CO diudara perkotaan

berasal dari emisi kendaraan bermotor. Selain itu asap rokok juga mengandung CO.

Berikut ini adalah beberapa metode analisis gas CO:

a. Metode Nondispersive infrared (NDIR).

Pengukuran ini berdasarkan kemampuan gas CO menyerap sinar infra merah

pada panjang 4,6 µm . Banyaknya intensitas sinar yang diserap sebanding dengan

konsentrasi CO di udara. Analyzer ini terdiri dari sumber cahaya inframerah, tabung

sampel dan reference, detektor dan rekorder. Gas dalam alat dapat menyerap energi

infra merah sebanding dengan konsentrasinya

Gambar 2.1 Analyzer Nondispersive infrared (NDIR)

b. Metode oksidasi CO dengan campuran CuO-MnO2

Metode ini terjadi dalam suasana panas dan membentuk gas CO2. Selanjutnya

CO2 tersebut di absorpsi dengan larutan Ba(OH)2 berlebih. Kelebihan Ba(OH) dititrasi

asam oxalat menggunakan indikator phenol phthalin . Metode yang lain adalah

oksidasi CO oleh I2O5 dalam suasana panas menghasilkan gas I2. Selanjutnya gas

tersebut ditangkap oleh larutan KI membentuk warna kuning dan diukur dengan

specktrofotmeter. Kedua metode ini hanya cocok untuk untuk konsentrasi CO relatif

tinggi 5 ppm.

3. Karbondioksida

Karbondioksida merupakan senyawa yang terdiri atas unsure karbon dan oksigen

yang memiliki ikatan kovalen. Pada suhu normal, karbondioksida berada dalam bentuk

gas. Gas tersebut berasal dari kendaraan bermotor dan industri berupa pabrik serta asap

kebakaran hutan ataupun sampah. Kendaraan bermotor memiliki sumber energi berupa

bahan bakar minyak seperti bensin dan solar yang dibakar dalam mesin dan

menghasilkan CO2 dan uap air. Begitupun dalam industri yang berasal dari hasil

pembakaran batubara dalam pabrik. Untuk mengetahui kadar atau jumlah dari gas

karbondioksida di udara digunakan kromatografi gas.

Gambar 3.1 Skema Kromatografi Gas

Kromatografi gas termasuk dalam salah satu alat analisa (analisa kualitatif dan

analisa kuantitatif), kromatografi gas dijajarkan sebagai cara analisa yang dapat

digunakan untuk menganalisa senyawa-senyawa organik. Ada dua jenis kromatografi

gas, yaitu kromatografi gas padat (KGP), dan kromatografi gas cair (KGC). Dalam

kedua hal ini sebagai fasa bergerak adalah gas (hingga keduanya disebut kromatografi

gas), tetapi fasa diamnya berbeda. Meskipun kedua cara tersebut mempunyai banyak

persamaan. Perbedaan antara keduanya hanya pada cara kerjanya. Pada kromatografi gas

padat (KGP) terdapat adsorbsi dan pada kromatografi gas cair (KGC) terdapat partisi

(larutan).

Cara kerja dari kromatografi gas adalah gas pembawa lewat melalui satu sisi

detektor kemudian memasuki kolom. Di dekat kolom ada suatu alat di mana sampel –

sampel bisa dimasukkan ke dalam gas pembawa (tempat injeksi). Sampel – sampel

tersebut dapat berupa gas atau cairan yang volatil (mudah menguap). Lubang injeksi

dipanaskan agar sampel teruapkan dengan cepat. Aliran gas selanjutnya menemui kolom,

kolom merupakan jantung intrumen tempat di mana kromatografi berlangsung. Kolom

berisi suatu padatan halus dengan luas permukaan yang besar dan relatif inert. Namun

padatan teresebut hanya sebuah penyangga mekanika untuk cairan. Sebelum diisi ke

dalam kolom, padatan tersebut diimpregnasi dengan cairan yang diinginkan yang

berperan sebagai fasa diam atau stasioner sesungguhnya, cairan ini harus stabil dan

nonvolatil pada temperatur kolom dan harus sesuai dengan pemisahan tertentu. Setelah

muncul dari kolom itu, aliran gas lewat melalui sisi lain detektor. Maka elusi zat terlarut

dari kolom mengatur ketidakseimbangan antara dua sisi detektor yang direkam secara

elektrik. Respon detektor terhadap molekul-molekul di dalam sample secara ideal

tergambar sebagai kurva Gauss yang dikenal sebagai bentuk kromatogram yang ideal.

Kromatogram merupakan hubungan antara respon detektor waktu (menit) hingga terlihat

puncak dari kromatogram tersebut.

4. Hidrokarbon

Hidrokarbon merupakan senyawa yang terdiri atas unsur Hidrogen dan karbon.

Bentuk fisik dari komponen ini dapat berupa gas, cair, dan padat berdasarkan banyaknya

unsur karbon yang terkandung didalamnya. Hidrokarbon yang mengandung 1-4 unsur

karbon memiliki ciri berbentuk gas karena semakin besar jumlah unsure karbon yang

dikandung, maka bentuknya akan semakin padat. Hidrokarbon yang menimbulkan

masalah di udara merupakan hidrokarbon yang berbentuk gas pada suhu normal dan

berbentuk cair yang bersifat volatile/ mudah menguap pada suhu tersebut. Hidrokarbon

yang berupa gas akan tercampur dengan gas-gas hasil buangan lainnya. Sedangkan bila

berupa cair maka hidrokarbon akan membentuk semacam kabut minyak, bila berbentuk

padatan akan membentuk asap yang pekat dan akhirnya menggumpal menjadi debu.

Menurut SNI 19-4843-1998, pencemaran hidrokarbon di udara adalah adanya

hidrokarbon di udara dalam jumlah dan waktu tertentu, yang dapat menimbulkan

gangguan terhadap makhluk hidup, tumbuhan, dan atau benda. Polusi gas hidrokarbon di

udara berasal dari proses biologi makhluk hidup seperti dekomposisi bahan organik, dan

aktivitas geothermal seperti gas alam, minyak bumi, api alam dan sebagainya. Selain itu,

hidrokarbon juga berasal dari proses industri yang diemisikan ke udara dan kemudian

menjadi sumber fotokimia dari ozon. Kegiatan industri yang berpotensi menimbulkan

cemaran dalam bentuk hidrokarbon adalah industri plastik, resin, pigmen, zat warna,

pestisida dan pemrosesan karet. Diperkirakan emisi industri sebesar 10 % berupa

hidrokarbon. Sumber hidrokarbon dapat pula berasal dari sarana transportasi. Kondisi

mesin yang kurang baik akan menghasilkan hidrokarbon.

Berikut ini adalah beberapa metode analisis hidrokarbon di udara:

a. Pengukuran secara langsung dengan Gas Chromatograf

Hidrokarbon diukur sebagai total hidrokarbon (THC) dan Non Methanic

Hydrocarbon (NMHC). Metode yang digunakan adalah kromatografi gas dengan

detektor Flame Ionisasi (FID). Metode ini menggunakan kolom dengan absorbent

padat berlapis senyawa cair pada tekanan uap rendah. Hidrokarbon dari udara dibakar

pada flame yang berasal dari gas hidrogen membentuk ion-ion. Ion yang terbentuk

pada flame akan ditangkap oleh elektrode negatif. Banyaknya arus ion yang terbentuk

menunjukkan konsentrasi hidrokarbon

b. Metode adsorpsi dengan adsorbent karbon aktif

Sample gas dilewatkan ke dalam tube karbon aktif dengan laju alir gas tertentu

( ± 0, 3 liter/menit). Waktu sampling tergantung kepada konsentrasi hidrokarbon dan

banyaknya adsorben karbon aktif yang digunakan. Untuk melepaskan hidrokarbon ,

karbon aktif dilarutkan dalam pelarut tertentu ( seperti CS2), kemudian disuntikan ke

dalam GC. Atau karbon aktif di “purging“ dengan gas inert seperti N2, atau He,

kemudian dialirkan /disuntikan ke dalam GC.

5. Suspended Particulate Matter /Debu

Suspended partikulat adalah partikel halus di udara yang terbentuk pada

pembakaran bahan bakar minyak. Terutama partikulat halus yang disebut PM10 sangat

berbahaya bagi kesehatan Suspended partikulat adalah debu yang tetap beradadi udara

dan tidak mudah mengendap serta melayang di udara.Paparan dari Total Suspended

Particulate ini juga banyak yang mengandung partikel timah hitam dalam hal ini dikenal

sebagai Pb yang sangat berbahaya bagi kesehatan dan banyak berhubungan dengan

tempat kerja. Secara fisik debu atau particulate dikategorikan sebagai pencemar yaitu

dust udara aerosol.

Material pencemar memiliki ukuran diameter antara 10-3 sampai 10 μm,

konsentrasi partikel yang berukuran lebih kecil dari 10 mikron (μm) disebut debu. Kira -

kira 90% semua partikel di atmosfer dihasilkan oleh sumber dari alam. Sumber emisi

lainnya adalah aktivitas manusia seperti proses pembakaran batubara, pembakaran

minyak oleh automobile, dan kegiatan industri. Semua kegiatan tersebut akan

menghasilkan emisi partikulat. Pengaruh yang dapat ditimbulkan oleh debu adalah :

1. Penurunan visiabilitas (jarak pandang), hal ini disebabkan terserapnya partikel

padat atau bahan pencemar lain yang berbentuk cair oleh cahaya. Penurunan

visiabilitas memberikan efek psikologis dan dapat membahayakan aktivitas

transportasi.

2. Pengaruh terhadap kesehatan manusia, alergi yang ditimbulkan pada saluran

pernapasan serta akibatnya pada paru - paru akan mempengaruhi kemampuan

penyerapan oksigen.

Berikut ini adalah metode analisis patikulat di udara:

a. Metode High Volume sampling

Metode ini digunakan untuk pengukuran total suspended partikulat matter

( TSP, SPM) , yaitu partikulat dengan diameter ≤ 100 µm, dengan prinsip dasar udara

dihisap dengan flowrate 40-60 cfm, maka suspended particulate matter (debu) dengan

ukuran < 100 µm akan terhisap dan tertahan pada permukaan filter microfiber dengan

porositas< 0,3 µm. Partikulat yang tertahan di permukaan filter ditimbang secara

gravimetrik, sedangkan volume udara dihitung berdasarkan waktu sampling dan

flowrate

Gambar 5.1 High Volume Sampling (HVS)

b. Pengukuran PM 10 dan PM 2.5.

Pengertian PM10 dan PM 2.5 adalah partikulat atau debu dengan diameter ≤

10 mikron dan ≤ 2.5 mikron . Untuk pengukuran partikulat dengan diameter tersebut

di atas diperlukan teknik pengumpulan impaksi , dengan metode tersebut

dimungkinkan untuk memisahkan debu berdasarkan diameternya . Diameter yang

lebih besar akan tertahan pada stage paling atas , semakin ke bawah, maka semakin

kecil diameter yang dapat terkumpulkan permukaan stage . Setiap Cascade Impactor

terdiri dari beberapa stage , ada yang 3 , 5 sampai 9 stage (plate) tergantung kepada

keperluannya . Salah jenis Cascade Impactor yang terdiri dari 9 stage adalah Cascade

Impactor buatan Graseby Andeson dengan gambar sebagai berikut

Gambar 5.2 Cascade Impactor

Prinsip pengukuran Kertas saring yang telah ditimbang, disimpan di masing-

masing stage (plate) yang terdapat pada alat Cascade Impactor . Selanjutnya udara

dilewatkan ke dalam Cascade Impactor flow rate tertentu dan dibiarkan selama 24 jam

atau lebih tergantung kepada konsentrasi debu di udara ambient . Setelah sampling

selesai , debu-debu yang terkumpul pada masing-masing stage ditimbang ,

menggunakan neraca analitik .

DAFTAR PUSTAKA

Avrianto, Fanji.2011. 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. Medan : USU

Badan Standardisasi Negara. 1998. SNI 19-4843-1998 diambil dari www.bsn.go.id

Cindewiyani.2006. Kondisi Kualitas Udara Kota Cilegon Sebagai Bahan Pertimbangan Pembangunan Hutan Kota.Bogor : IPB

Fardiaz, srikandi. 1992. Polusi air dan udara. Yogyakarta: kanisius

Rina, Dwiyanti. 2004. Parameter Pencemar Udara Dan Dampaknya Terhadap Kesehatan. Surabaya : UNESA

Ruslinda,Yenni.2009.Metode Sampling Analisis Udara.Padang : Universitas Andalas

Sikumbang, Zulfa .2011. Teknik Pegukuran Udara Ambien. Padang : Universitas Andalas

Wibowo, Kabul. 2012. Definisi dan penyebab polusi di udara. Diambil dari www.academia.edu

Widhiani, A. A. K. S. T. D. 2013. PENGEMBANGAN METODE KROMATOGRAFI GAS DETEKTOR IONISASI NYALA UNTUK ANALISIS CO DAN CO2 DI UDARA. Bali: universitas udayana