2. Polusi Udara : perpindahan sejumlah bahan-
bahan/senyawa yang merugikan (baik alami atau
sintetik) ke atmosfir sebagai akibat langsung atau
tidak langsung dari aktivitas manusia.
Polusi udara :
- Gas
- Liquid/ cairan (aerosol)
- Solid/padatan
• Bahan pencemar udara ("air pollutants”) dapat
ditambahkan ke udara secara langsung "primary
pollutants" atau terbentuk di udara dari bahan
pencemar lain dibawah pengaruh dari radiasi
elektromagnetik sinar matahari "Secondary
pollutants".
3. • Pengaruh pencemar bervariasi tergantung pada
konsentrasi dan kimiawi dari bahan-bahan tersebut.
satu zat mungkin lebih toksik dari yang lain dan
punya dampak yang lebih besar dibanding yang lain
terhadap ekosistem.
• Dampak-dampak yang ditimbulkan :
- erosi/ proses terkikisnya patung-patung,
permukaan cat
- menghancurkan properti/bangunan-bangunan
lain
- mengganggu kesehatan manusia dan
organisme lainnya
- mengubah iklim dan kimiawi dari danau, sungai,
dan tanah.
4. • Karena kekompleksan masalah pencemaran
udara hal ini menjadi masalah sosial dan
politik.
• Secara sosial politik, karena masalahnya
berhubungan dengan ketidakmampuan
(relatif) untuk mengetahui dampak yang
belum terlihat, hubungan sebab akibat yang
belum diketahui/ belum jelas, ketidakseriusan
jika menyangkut politik (misal pada problem
kronis), sehingga masalah pencemaran
udara sangat sulit diatasi.
6. 1. Carbon Monooxide (CO)
• Sumber: Bahan bakar fosil
• CO merupakan gas yang tidak berasa, tidak
berbau dan tidak berwarna.
• CO + Hb mengurangi kapasitas dukung
oksigen dan mengganggu sistem syaraf
- Dosis rendah mengganggu fungsi
mental
- Dosis tinggi kematian
7. 2. Sulfur Dioxide (SO2)
• Sumber: dari letusan gunung api
• Gas yang tidak berwarna, dengan bau menyengat
• Sangat reaktif (jika ada oksigen) -> korosif
• Membentuk asam sulfat (dalam kelembaban ttt.)
• Memedihkan mata dan membakar tenggorokkan
• Menyebabkan penyakit pernafasan (bronkitis,
emphysema dan asma).
• "Chronic exposure“ dapat merusak paru-paru
• Melunturkan warna pada tekstil, mempercepat
perusakan bahan-bahan bangunan (batu-batuan,
logam, dsb) .
• Menyebabkan terjadinya hujan asam.
8.
9.
10.
11.
12.
13. 3. Hidrocarbon (HC)
• Senyawa organik yang volatile (mudah menguap) yang
mengandung hidrogen + carbon
• Contohnya : methan, propane, acetylene, dll
• Beberapa bersifat karsinogen
• Berasal dari pembakaran yang tidak sempurna dari bahan
bakar karbon.
4. Total Suspended Particulates (TSP)
• Padat atau cair/larutan dengan 0 0.3 - 100 um
• Contoh : arang, debu, pollen dan beberapa
khemikalia logam-logam seperti : As, Cd, dan Pb
• Dampak : "Cardiorespiratory" : bronkhitis & asma,
kanker paru-paru
• Mengurangi visibilitas
• Menghambat fotosintesis pada tumbuhan
• Dihasilkan oleh industri-industri yang menggunakan
batubara sebagai bahan bakar : pabrik baja dan
pembuatan pupuk. Selain itu juga aktivitas konstruksi
dan pembuangan limbah padat.
14.
15. 5. Nitrogen Oxide (NO) dan (NO)2
• Nitrogen monooxide dan Nitrogen dioxide
• Gas berwarna coklat kemerahan
• Menyebabkan penyakit pernafasan, meningkatkan
kemungkinan terjadinya pneumonia dan kanker
paru
• Dapat melunturkan cat dan perwarna
• 2 kriteria yang menyebabkan N02 dimasukkan
sebagai polutan/pencemar:
a. Nitrogen biasanya tidak aktif (inert), tapi jika
bergabung dengan 02 pada suhu tinggi pada
pembakaran tertutup akan membentuk NOx.
b. Sumber utama NOx adalah asap kendaraan
motor (44%) + pabrik (52%).
16.
17.
18. • Sinar matahari
O + O2 O3
+ HC + NO2 + NO
PAN (Peroxyacetyl nitrates)
Seperti ozone (Oxidan fotokemis-
yang berbahaya)
19. What is Particulate Matter?
Particulate matter (PM)
describes a wide variety of
airborne material. PM pollution
consists of materials (including
dust, smoke, and soot), that are
directly emitted into the air or
result from the transformation of
gaseous pollutants. Particles
come from natural sources (e.g.,
volcanic eruptions) and human
activities such as burning fossil
fuels, incinerating wastes, and
smelting metals.
Image from http://www.epa.gov/eogapti1/
module3/distribu/distribu.htm
20. How is PM Regulated?
PM is one of the six EPA “criteria pollutants” that have been
determined to be harmful to public health and the environment.
(The other five are ozone, sulfur dioxide, nitrogen dioxide,
carbon monoxide, and lead.)
EPA is required under the Clean Air Act to set national ambient
air quality standards (NAAQS) to protect public health from
exposure to these pollutants. Areas that exceed the NAAQS are
designated as nonattainment, and must institute air pollution
control programs to reduce air pollution to levels that meet the
NAAQS.
21. PM
Where Does PM Originate?
VOCs
NO2
SO2
Sources may emit PM directly into the environment or emit precursors
such as sulfur dioxide (SO2), nitrogen dioxide (NO2), and volatile
organic compounds (VOCs), which are transformed through
atmospheric chemistry to form PM.
22. Sources of PM and PM Precursors
Mobile Sources
(vehicles)
VOCs, NO2, PM
Stationary Sources
(power plants, factories)
NO2, SO2, PM
Area Sources
(drycleaners, gas stations)
VOCs
Natural Sources
(forest fires, volcanoes)
PM
23. Determinants of PM Concentration
• Weather patterns
• Wind
• Stability (vertical movement of air)
• Turbulence
• Precipitation
• Topography
• Smokestack height and temperature of gases
Nearby natural and built structures may lead to downward moving
currents causing aerodynamic or building downwash of
smokestack emissions.
24. The Role of Inversions
An inversion is an extremely
stable layer of the atmosphere
that forms over areas.
Temperature inversions trap
pollutants close to the ground.
These inversions involve layers of
hot air sitting above cooler air
near ground level. When particles
accumulate in the air layer, they
are unable to rise into the
atmosphere where winds will
disperse them.
Source: http://www.epa.gov/apti/
course422/ ce1.html
25. 1930: Meuse River Valley, Belgium
• An inversion led to a high concentration of
pollutants during a period of cold, damp
weather
• Main sources: zinc smelter, sulfuric acid
factory, glass manufacturers
• 60 deaths recorded
1948: Donora, Pennsylvania
• Similar inversion to Meuse River Valley
• Main sources: iron and steel factories, zinc
smelting, and an acid plant
• 20 deaths observed
1952: London
• Killer fog (right)
• Primary source: domestic coal burning
• 4,500 excess deaths recorded during week-
long period in December
The Great London Smog
(1952)
Major Episodes of Severe Air Pollution
due to Inversions
26. Establishing a particle size definition
for irregularly shaped particles
necessitates the use of a
standardized measure referred to as
the aerodynamic diameter,
measured in microns or micrometers
(μm), a unit equal to one millionth of
a meter.
The graph at the right shows the
distribution of the 4 main particle
size categories, with the categories
historically and currently regulated
by EPA indicated below. By
comparison, a human hair is
approximately 70 microns in
diameter.
Top: Modified from Online Reference Module by JR Richards et al.
http://registrar.ies. ncsu.edu/ol_2000.
Bottom: U.S. EPA. Office of Research and Development.
Particulate Matter:
Aerodynamic Diameter
27. - Size is important to the behavior
of PM in the atmosphere and
human body and determines the
entry and absorption potential for
particles in the lungs.
- Particles larger than 10 mm are
trapped in the nose and throat
and never reach the lungs.
Therefore, particles 10 mm in
diameter or less are of most
concern for their effects on
human health.
- Particles between 5 and 10 mm
are removed by physical
processes in the throat.
- Particles smaller than 5 mm reach
the bronchial tubes, while,
- Particles 2.5 mm in diameter or
smaller are breathed into the
deepest portions of the lungs.
Image: PM2.5. By D. Hershey. From New York State
Department of Environmental Conservation.
http://www.dec.state.ny.us/website/dar/baqs/micro/two.ht
ml
Particulate Matter:
Size Matters
28. • Premature death
• Lung cancer
• Exacerbation of COPD
• Development of chronic lung disease
• Heart attacks
• Hospital admissions and ER visits for heart and lung disease
• Respiratory symptoms and medication use in people with
chronic lung disease and asthma
• Decreased lung function
• Pre-term birth
• Low birth weight
What Adverse Health Effects
Have Been Linked to PM?
29. Toxicological, clinical and
epidemiological studies have
increased understanding of the
mechanism of action by which
PM leads to mortality and lung
and heart disease.
For example, at right are stained
photomicrographs of abdominal
arteries from mice exposed to
filtered air and air polluted with
fine particulate matter, with the
increased arterial blockage in the
PM-exposed mice providing
scientific support for the link
between PM and atherosclerosis
found in a study of human
subjects (Kunzli et al., 2005).
Sun et al. JAMA, 2005
Integrating Toxicology, Epidemiology and
Clinical Studies
30. Several theories have been advanced as to the mechanism of
action. It is likely that more than one mechanism is involved in
causing PM-related health effects. Theories include the following:
4. PM causes inflammation
of lung tissue, resulting in
the release of chemicals
that impact heart function;
5. PM causes changes in
blood chemistry that
results in clots that can
cause heart attacks.
1. PM leads to lung irritation
which leads to increase
permeability in lung tissue;
2. PM increases susceptibility to
viral and bacterial pathogens
leading to pneumonia in
vulnerable persons who are
unable to clear these infections;
3. PM aggravates the severity
of chronic lung diseases
causing rapid loss of airway
function;
How Does PM Cause Health Effects?
31. The London Fog event of
1952 provides a clear
example of an early time-
series analysis. The figure
to the right shows the
estimates of weekly
mortality and average sulfur
dioxide concentrations for
London during the winter of
1952-53. Deaths in
December increased
approximately 2.5 times
over comparable periods in
1947 to 1951, and remained
elevated through February
1953. Source: http://www.portfolio.mvm.ed.ac.uk/
studentwebs/session4/27/greatsmog52.htm
The Evolution of Air Pollution
Research Methods - The London Fog
32. Research Priorities
The Committee identified ten research areas of priority in
establishing the relation between PM exposure and public health:
1. Outdoor measures vs. actual
human exposure
2. Exposures of susceptible
subpopulations to toxic PM
components
3. Characterization of emission
sources
4. Air-Quality-Model development
and testing
5. Assessment of hazardous
particulate matter components
6. Dosimetry: Deposition and
fate of particles in the
respiratory tract
7. Combined effects of PM and
gaseous co-pollutants
8. Susceptible subpopulations
9. Mechanisms of injury
10. Analysis and measurement
34. Acid Rain
• Istilah umum yang digambarkan sebagai
pengendapan/deposisi asam dalam air hujan, salju,
dan partikel-partikel debu yang berasal dari
atmosfir.
• Dampak hujan asam :
- merusak tumbuh-tumbuhan
- mengurangi kualitas air permukaan
• Substansi/ zat penetral asam : Senyawa Ca + Mg
• Ditanah/ batuan yang kaya akan Ca penetral
asam cukup sebagai "buffer" terhadap efek hujan
asam.
• Pada tanah yang kurang Ca/Mg efek hujan
asam bisa akut/ "severe"
35. • Danau/ kolam terlalu asam : Ikan tidak bisa
hidup dan tanaman banyak yang mati.
• pH turun mineral-mineral mudah larut
uptake naik. Contoh : AI (toxic pada
tanaman)
• Hujan asam juga mempengaruhi suplai air
minum dan kesehatan manusia
• Hampir sebagian besar logam tidak larut
pada pH netral, begitu pH turun kelarutannya
meningkat.
• Contoh : Timbal (Pb), baik dari alam/ industri
ke danau dan sungai (sedimen)
36.
37. Pb (Lead)
• Non ferrous
• Logam berat yang terjadi secara alami dalam atm.
• Terjadi dalam bentuk uap, debu atau aerosol.
• Sebagai racun dalam tubuh manusia dan
menyebabkan kelelahan, merusak fungsi saraf
pusat
• Dapat menyebabkan anemia dan kematian
• Sumber-sumber: kendaraan bermotor, "lead
mining", pabrik-pabrik yang menggunakan Pb
(baterai), debu volkanik, serta asap rokok.
38. Oxidants (Ox)
• Kelompok senyawa yang penting dalam
"Photochemical Smog"
Contoh : Ozone (03) + HC + NOx + matahari
LA Type – Smog
• PAN (Peroxyacetyl nitrates) menyebabkan:
- Merusak cat, tekstil
- Mengurangi pandangan
- Mengganggu pertumbuhan tanaman (daun
dan buah)
- Iritasi mata
- Cardiovascular dan respiratory illnesses
40. 1. Logam-logam di Atmosfir
• Deposisi trace logam dari atmosfir dijumpai pada beberapa
bagian dari siklus hidrologi (tanah, sungai, danau, estuaria
dan laut).
• Dibandingkan dengan bagian-bagian tersebut diatas,
maka logam-logam yang berada di atmosfir
mempunyai "residence time" yang singkat,
diperkirakan bervariasi dari beberapa hari sampai
sampai beberapa minggu. Meski demikian dalam
waktu sesingkat ini sudah bisa mencapai jarak yang
jauh.
• Beberapa sumber yang menyumbang trace logam ke
atmosfir :
- Kebakaran hutan
- Debu, vegetasi
- Ledakan gunung api
41. Tabel I. Emisi trace logam di atmosfir ( x 109
gr/tahun)
Sumber
alami
Emisi Trace Logam Di Atmosfir (x 10
9
gr/tahun)
Logam Debu Kebakar-
an hutan
Partikel
vulkanik
Vegetasi Spray Industri
Cd 0.1 0.01 0.52 0.2 0.4 7.3
Cu 12 0.3 3.6 2.5 0.08 56
Ni 20 0.6 3.8 1.6 0.04 47
Pb 16 0.5 6.4 1.6 5 449
Zn 25 2.1 7 9.4 10 314
42. 2. Emisi Trace Logam Dari Sumber Alam
dan Manusia
• Pb sebagai kontaminan sejak tahun 4500 BP
• 2500 BP --> Produksi Pb 200 ton/tahun
• Saat koin perak dibuat --> produksi Pb
10.000
ton/tahun
• 2100-1800 BP (Romawi) --> Produksi
80.000 ton/tahun
• Tahun 1940 --» Pb diatmosfir 400.000
ton/tahun (dari kendaraan bermotor).
43. 3. Partikel-Partikel Di Atmosfir
• Hampir sebagian besar logam di atmosfir ada
dalam bentuk/berasosiasi, kecuali Hg yang
sangat volatile .
• Beberapa logam mengalami metilasi .
• Tabel 2 : Sumber-sumber partikel - partikel di
atmosfir.
44. Tabel 2 :Sumber-sumber Partikel di Atmosfir
X 10
12
gram/tahun
Debu 5000
Kebakaran Hutan 36
Partikel-partikel Vulkanida 10
Vegetasi 75
Spray 1000
Industri 200
45. Berdasarkan ukuran & sifat alaminya maka
partikel dibagi menjadi:
a. Partikel kasar jika diameter, d > 1 um. Contoh : debu
b. Partikel halus jika, d = 0.01 - 1 um . Contoh: dari fase
gas dengan cara kondensasi ( "smoke" dan " fume").
Aglomerasi dari partikel-partikel yang lebih halus.
c. Suspended Particulate Matter (SPM)
"Mists" (embun) "Fogs" (kabut)
Jika d > 40 um Jika d = 5-40 um
Keduanya berupa cairan (droplet)
d. Partikel-partikel higroskopis yang
diklasifikasi sebagai :
- " Aitken Nuclei " Jika d < 0.2 um
- Yang besar d = 0.2 - 2 um
- Sangat besar d > 2 um
47. Deposisi Partikel-Partikel Atmosfir melalui
- Wet deposition
- Dry Deposition
3 Proses :
a. Sedimentasi : dimana partikel-partikel bergerak
melalui gaya gravitasi. Kecepatan sedimentasi turun
jika partikel halus. Jadi proses ini penting jika partikel-
partikelnya besar.
b. Transport secara difusi : molekul-molekul gas
mengalami proses difusi, partikel-partikel kecil
bermigrasi dengan gerak Brown/ tumbukan pusaran
udara. Penting untuk partikel d < 0,3 um.
c. Tubrukan dan hambatan (Impaction dan
Interception): disebabkan partikel-partikel tidak
mengikuti aliran gas pada obyek dan dari sini
beradu dan akan terpisah dari atmosfir.
48.
49.
50. 4. Konsentrasi Logam Pada Lingkungan Urban
(Kota), Rural (desa), dan Atmosfir.
• Konsentrasi logam di tempat-tempat yang berbeda
akan berbeda dengan yang diatmosfir.
Konsentrasi yang rendah -> remote
Sedangkan -> tinggi -> dikota-kota (terutama Br, Co, C, Cs,
Ni, Pb, Sb, dan Zn)
• Ada tren penurunan trace logam selama 8-10 tahun
terakhir, contoh : AI, Br, Co, CR, Mn, Pb, Sc, V, dan Zn. Hal
ini disebabkan karena resesi ekonomi -> trace logam
diudara turun.
5. Pengaruh Lingkungan dari trace logam yang dari
udara/atmosfir.
• Trace logam di atmosfir akan terdistribusi secara global dan
mempengaruhi ekosistem aquatik.
• Untuk menggambarkan pengaruh trace terhadap siklus
hidrologi maka dibuat skema.
53. PSI (Pollutant Standard Index)
• Sebagai usaha untuk menstandarisasi monitoring
secara luas, EPA (Environment Protection Agency)
membuat index kualitas udara pada tahun 1978
yang disebut sebagai PSI (pengukuran berdasar
tingkat kesehatan).
• Index ini meliputi konsentrasi N02/ S02, CO, 03 dan
TSP sebagai satu nilai yang berkisar antara 0-500
• PSI : 0 – 99 baik atau tercemar sedang
100 – 200 tidaksehat
200 - 300 sangat tidak sehat
>300 sangat berbahaya
54. Carbon Dioxide (CO2)
• Hanya 0.03% dari atm. Bumi (tetapi berperan
penting dalam mengatur budget energi,
sirkulasi atmosfir dan iklim).
• Kemampuan C02 untuk melewati radiasi
matahari bergelombang pendek tetapi
menyerap radiasi terestrial bergelombang
panjang menyebabkan pemanasan atmosfir
disebut "Green House Effect".
55.
56.
57.
58.
59.
60.
61. Sumber-sumber C02:
• Pembakaran bahan bakar fossil/ batubara
• Gas alami, deforestation (penebangan hutan)
• Biota
• Dampak yang ditimbulkan :
- Pertumbuhan tanaman yang sangat cepat
- Temperature rata-rata atm. akan naik
- C02 600 ppm di udara/ atm. suhu naik
1-3°C
• Efek CO2 = CFC (chloro fluoro carbon)
62. CFC (Chlorofluorocarbons)
• Zat sintetis yang digunakan pada
refrigerator/ lemari es
• Juga untuk industri
• Bersifat inert sangat stabil stratosfer
• Di stratosfer, CFC terpecah oleh sinar
matahari dan komponen-komponennya
masuk dan membentuk reaksi kimia
mengurangi konsentrasi ozone (03) sinar
UV bumi merusak tumbuhan dan
hewan.
63.
64. • Antartica Ozone Hole, the CFC trigger the
chlorine to be active and detroy the ozone layer
65. Strateqi dan Teknoloqi Penqendalian
Pencemaran Udara
• Secara strategi "Clean Air Act" mengalami
kegagalan di USA
• Secara teknologi dan non-teknologi ada beberapa
pendekatan :
a. Alternatif:
- mengubah gaya hidup ( << energi)
- menggunakan teknologi lain yang lebih
mengurangi pencemaran
- menggunakan sumber energi lain yang
tidak menimbulkan pencemaran.
66. b.Reduction :
• Kita masih bisa menggunakan bahan yang
sama tetapi dalam jumlah yang lebih sedikit.
Misalnya : mobil lebih kecil, modifikasi
teknologi agar lebih efisien, dll.
c.Membuang bahan pencemar dari bahan
semula (“fuels") :
Misalnya : membuang sulfur dari batu bara
sebelum pembakaran dengan "sulfur
scrubbers"
67. d. Menahan agar pollutan tidak ke udara begitu
bahan dibakar : dengan menggunakan ''Catalytic
converter" (misal : Rhodium mengubah nitrogen oxides
(NOx) menjadi gas nitrogen + oxygen) pada mobil/
kendaraan bermotor dan memasang "Scrubbers".
e. Membuang pollutan dari udara "Seems
impossible“ atau "mencegah lebih baik daripada
mengobati“
f. Mengubah "receptor"/ penerima dampak dan berusaha
melindunginya :
- melapisi patung-patung dengan bahan-bahan
pelindung
- mengembangkan spesies-spesies tanaman
yang tahan
- menambah kandungan kapur ke danau-danau
This diagram of the fast carbon cycle shows the movement of carbon between land, atmosphere, soil and oceans in billions of tons of carbon per year. Yellow numbers are natural fluxes, red are human contributions in billions of tons of carbon per year. White numbers indicate stored carbon.
