Analisa Udara dan Metode Sampling

By | Desember 5, 2018
  1. Pengertian 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 uap H2O dan karbon diokside (CO2). Jumlah uap air yang terdapat di udara bervariasi tergantung dari cuaca dan suhu (Fardiaz, 1992).

Berikut adalah tabel komposisi udara di bumi(Stoker dan Seager, 1972) :

Komponen Formula Persen Volume ppm
Nitrogen

Oksigen

Argon

Karbon Dioksida

Neon

Helium

Metana

Kripton

N2

O2

Ar

CO2

Ne

He

CH4

Kr

78,08

20,96

0,934

0,0314

0,00182

0,000524

0,002

0,000114

780.800

209.500

9.340

314

18

5

2

1

Udara di alam tidak pernah ditemukan bersih tanpa polutan sama sekali. Beberapa gas seperti sulfur diokside (SO2), hidrogen sulfide (H2S), dan karbon monokside (CO) selalu dibebaskan ke udara sebagai produk sampingan dari proses-proses alami seperti aktifitas vulkanik, pembusukan sampah tanaman, kebakaran hutan, dan sebagainya. Selain itu partikel-partikel padatan atau cairan berukuran kecil dapat tersebar di udara  oleh angin, letusan vulkanik atau gangguan alam lainnya. Selain disebabkan polutan alami tersebut, polusi udara juga dapat disebabkan oleh aktivitas manusia (Fardiaz,1992).

  1. Sampling dan Analisis
  2. Sampling senyawa dan Pencemar Udara

Menurut (Soedomo, M., 2001) penerapan metoda dan teknik pengukuran akan ditentukan secara langsung oleh tujuan dan maksudnya. Dalam hubungannya dengan program pengendalian pencemaran udara, metoda sampling yang dilakukan dapat dibagi dalam dua jenis:

  1. Sampling udara ambien

Sampling udara ambient dilakukan dengan tujuan-tujuan khusus sebagai berikut:

  1. Untuk mengetahui tingkat pencemaran udara yang ada disuatu daerah, dengan mengacukannya kepada ketentuan dan peraturan mengenai kualitas udara yang berlaku dan baku mutu udara yang berlaku.
  2. Untuk menyediakan  pengumpulan data (data base) yang diperlukan dalam evaluasi pengaruh pencemaran dan pertimbangan perancangan, seperti : pengembangan kota dan tata guna lahan, transportasi, evaluasi penerapan strategi pengendalian pencemaran yang telah dilakukan, validasi pengembangan model dilusi dan disperse pencemaran udara yang ada, evaluasi dan peramalan tingkat tingkat pencemaran episodic, jangka panjang dan jangka pendek.
  3. Untuk mengamati kecenderungan tingkat pencemaran yang ada di daerah pengendalian pencemaran udara tertentu, termasuk daerah perkotaan.
  4. Untuk mengaktifkan dan menentukan prosedur pengendalian darurat guna mencegah timbulnya episode pencemaran udara.

Sampling udara ambient dilakukan dengan beberapa cara :

  1. Sampling menerus (kontinu) pada interval waktu yang regular dan kecil.
  2. Sampling setengah kontinu, regular misalnya mingguan, bulanan, tahunan, dst.
  3. Sampling sesaat tidak kontinu, hanya dilakukan pada saat saat tertentu saja.
  1. Sampling Sumber

Maksud dan tujuan sampling sumber :

  1. Untuk mengetahui dipenuhi atau tidaknya peraturan emisi pencemar udara yang ada oleh suatu sumber stationer tertentu.
  2. Untuk mengukur tingkat emisi berdasarkan laju produksi industri yang ada ( kesetimbangan  proses dan emisi), sebagai data yang diperlukan oleh industri sendiri dalam mengevaluasi jalannya proses industri.
  3. Untuk mengevaluasi keefektifan metoda pengendalian dan peralatan pengendali pencemar yang dipasang.

Sampling hanya merupakan langkah pertama dalam pengukuran, karena sampel selanjutnya memerlukan analisis laboratorium dimana metode pengukuran analisis kualitatif dan kuantitatif dilakukan (Soedomo, M., 2001).

  1. Metode Analisis

Analisa gas biasanya dilakukan dengan analisis gasometric (volumetri) atau dengan analisis chromatographic, kecuali untuk pengukuran hidrogen sulfida yang terlalu kecil untuk diukur melalui dua metode tersebut. Umumnya, analisis gasometric lebih akurat dan sesuai untuk penentuan oksigen, methana, hidrogen dan karbon dioksida. Nitrogen biasanya ditentukan dalam analisis secara tidak langsung. Analisis gasometric sangat memakan waktu. Meskipun demikian, peralatan yang dibutuhkan relatif sederhana, tidak membutuhkan kalibrasi sebelum digunakan, dan oleh karena itu sangat tepat untuk analisa yang jarang dilaksanakan (Sawyer, 1978).

  1. Metode Analisis gas
  • Analisis Gasometric

Metode awal analisis gasometric digunakan pengukuran terpisah karbon dioksida dan oksigen, diikuti dengan pembakaran perlahan-lahan hidrogen dan methana. Analisa diselesaikan dengan mengukur jumlah karbon dioksida yang dihasilkan selama pembakaran methana dan kemudian dilakukan perhitungan dengan Hukum Gay Lussac penggabungan volume untuk menentukan jumlah methana dan hidrogen yang terdapat dalam campuran.

Penggunaan peralatan unit pembakaran lambat, seperti Orsat kadang digunakan dalam analisa gas. Namun, operasi dalam penentuan hidrogen dan metana agak berbahaya karena kemungkinan ledakan, dan oleh karena itu tidak dianjurkan. Perangkat lain, seperti Burrel, mengoksidasi terpisah hidrogen dan metana. Hidrogen teroksidasi dengan melewatkan gas melalui unit pemanas yang diisi dengan oksida tembaga, dan metana teroksidasi dalam unit pemisah dengan membawa campuran dan oksigen dalam kontak dengan katalis pada suhu relatif rendah. Bahaya ledakan benar-benar ditiadakan.

  • Analisis Chromatographic

Chromatographic gas, merupakan metode sederhana untuk analisa gas yang cepat dan digunakan untuk penggunaan rutin.

  1. Metode Analisis Pencemaran Udara

Dalam pemilihan metode analisis pencemaran udara perlu dipertimbangkan mengenai presisi dan akurasi metode yang digunakan, karena konsentrasi pencemaran udara diambil dalam μg/m3 atau ppb (Soedomo,2001).

Beberapa metode analisis yang umum digunakan untuk pengukuran pencemaran antara lain:

  1. Colorimetric Analyzers (Spektrofotometri)

Spektrofotometri menggunakan prinsip kolorimetri  yaitu gas yang dilarutkan di dalam larutan reagan sehingga terjadi perubahan warna larutan.

Keuntungan dari penggunaan alat ini adalah tidak memerlukan perawatan yang teliti dan reagan dapat diregenerasi. Beberapa contoh spektrofotometri misalnya :

  • Galvanic colometric analyzers
  • Amperometric colorimetric analyzers
  • (Brorno) colorimetric analyzers

(Soedomo,2001).

  1. Conductimetric Analyzers

Alat mengukur ini menggunakan prinsip berdasarkan sifat larutan dengan kekuatan ion-ion sehingga akan memiliki tahan listrik tertentu ( konduktifitas). Conductimetric Analyzer ( pengukuran konduktifitas) banyak digunakan untuk pengambilan contoh gas SOdengan menggunakan absorban H2SO4 encer atau air suling (Soedomo,2001).

  1. Chemiluminescent Analyzers

Alat ini banyak digunakan untuk O3, NOx, dan Oksidan, dengan cara mengukur energy cahaya yang dihasilkan oleh reaksi gas pencemar yang akan diukur dengan gas reagan, energy cahaya ditangkap oleh tabung photomultiplier, diperkuat dan dipancarkan ke pembaca. Energy cahaya yang diukur tersebut sebanding dengan kuantitas pencemar rekatif.

Beberapa persyaratan untuk mendapatkan hasil pengukuran yang dapat diandalkan (valid) pada metode ini adalah :

  • Laju aliran udara konstan
  • Gas Reagan cukup
  • Reactor memadai
  • Tabung multipler stabil dan sensitive
  • Perlu kalibrasi dinamis
  • Digunakan untuk O3, NOx, dan oksidan

(Soedomo,2001).

  1. Non Dispersive Infra Red Analyzers (NDIR)

Metoda ini digunakan untuk CO dan zat zat lain yang dapat menyerap cahaya sinar infra merah. Gas didalam alat penganalisis akan menyerap energy infra merah sebanding dengan konsentrasinya (Soedomo,2001).

  1. Gas Chromatography fid

Metoda ini digunakan pada kolom dengan absorbent padat berlapis senyawa cair pada tekanan uap rendah. Data konsentrasi HC (Hidrokarbon) diperoleh setelah terjadi pemisahan, sedangkan untuk CO data konsentrasi diperoleh setelah mengubahnya terlebih dahulu menjadi CH4(Soedomo,2001).

  1. Ultra Violet Absorption

Metoda ini digunakan pengukuran O3 dengan menggunakan prinssip penyerapan energy ultra violet (Soedomo,2001).

  1. Flame Photometric Detector

Metoda ini digunakan untuk pengukuran senyawa senyawa mengandung sulfur tanpa dapat membedakan spesiesnya. Alat ini menggunakan detector pembakar gas H2 dan tabung multipler. Kuantitas pencemar sebanding dengan energy sinar elemen terbakar di dalam bahan bakar yang kaya akan nyala H2 (Soedomo,2001).

  1. Continous Analyzers untuk partikulat

Beberapa jenis penganalisis partikulat misalnya :

  • Piezoelectric Particle Analyzer dengan osilasi kristal kuarsa. Partikel yang mengendap pada kristal akan menyebabkan turunnya frekuensi resonansi sebanding dengan massa.
  • Nephelometry dengan metode optikal
  • Beta Radiator Detector

(Soedomo,2001).

  1. Gravimetric

PM10 (partikel <10) dapat diukur dengan menggunakan alat High Volume Air Sampler (HVAS) yaitu merupakan 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 (Aprianti, 2010)

  1. Sallzman

Pada Metode Griess-Saltman-Spectrofotometri, untuk menganalisa NO2 di udara dapat dilakukan dengan mereaksikan NO2 dengan pereaksi Griess Saltman (absorbent) membentuk senyawa yang berwarna ungu. Intensitas warna yang terjadi diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 520 nm. Prinsip Dasar adalah 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) (Muhammad Arief).

  1. Pararosaniline

Prinsip Dasar SO2 di udara diserap/diabsoprsi oleh larutan kalium tetra kloromercurate (absorbent) dengan laju flowrate 1 liter/menit. SO2bereaksi dengan kalium tetra kloromercurate membentuk komplek diklorosulfitomercurate . Dengan penambahan pararosaniline dan formaldehide akan membentuk senyawa pararosaniline metil sulfonat yang berwarna ungu kemerahan. Intensitas warna diukur dengan spectrofotometer pada panjang gelombang 560 nm (James, 1989).

  1. 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

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. (Muhammad Arief).

  1. Flame Ionization

Metode ini menggunakan alat Flame  Ionization Detector atau FID. Deteksi FID berdasarkan pengukuran jumlah atom karbon, dimana aliran gas yang keluar dari kolom akan melewati nyala yang  berupa pembakar kecil. Senyawa organik akan terurai menjadi pecahan sederhana  bermuatan positif. Pecahan ini meningkatkan daya hantar di sekitar nyala, tempat yang dipasang elektroda, dan peningkatan daya hantar ini dapat diukur dengan mudah dan direkam (Gandjar dan Rohman, 2012).

DAFTAR PUSTAKA

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.

Fardiaz, Srikandi. 1992. Polusi Air dan Udara. Bogor: Kanisius.

Gandjar, I. G., dan A. Rohman. 2012. Analisis Obat secara Spektrofotometri dan  Kromatograf. Yogyakarta: Pustaka Pelajar.

Gunawan, G. dan N. Kusminingrum. 2008. Penanganan erosi lereng galian dan timbunan jalan dengan rumput vetiver. Puslitbang Jalan dan Jembatan.

Muhammad Arief,Ir,MSc. METODE SAMPLING. Universitas Esa Unggul.

Lodge James P., 1989 “ Methods of Air Sampling and Analysis , Third Edition, Lewis Publisher Inc., Michigan

Sawyer, Clair N., dan Perry L. McCarty. 1978. Chemistry for Environmental Engineering. Third Edition. Newyork: McGraw-Hill Book Company

Stoker, H. S. Dan Seager S. L. 1972. Environmental Chemistry: Air and Water Pollution. London: Scott, Foresman and Co.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *