Terganggunya Biosfer Akibat Pencemaran Udara

ABSTRAK

Manusia,hewan dan tumbuhan ialah menyediakan oksigen.Biosfer meliputi semua organisme hidup di  Planet Bumi,termasuk dengan bahan organik yang di hasilkan dalam siklus hidupnya.
Biosfer telah berkembang sejak organisme bersel tunggal  pertama muncul sekitar 3,5 milyar tahun yang lalu ,ketika kondisi atmosfer Planet Bumi  menyerupai kondisi di Planet Mars dan Venus,dengan atmosfer yang didominasi karbon dioksida.Untuk mencapai kondisi atmosfer Planet Bumi seperti saat ini ,dimana tumbuhan menggunakan bahan baku karbon dioksida melalui proses fotosintesis untuk menghasilkan oksigen.Dikemukakan Ellis (2013).Pencemaran udara tak lain merupakan kerusakan yang terjadi secara sistematis pada salah satu bagian atmosfer,tepatnya lapisan troposfer.Secara teoritis ,terdapat puluhan gas yang menimbulkan polutan.faktanya terdapat  bahan yang menimbulkan pencemaran udara dengan dampak yang paling membahayakan salah satunya adalah Karbon dioksida yaitu;Gas CO2 diproduksi oleh semua manusia melalui proses pernapasan.Gas tersebut merupakan bahan baku tanaman untuk menghasilkan karbohidrat melalui proses fotosintesis.Gas CO2  biasanya tidak dianggap sebagai polutan. Mesin industri,mesin mobil dan sepeda motor,serta pembangkit listrik .yang berkontribusi terhadap masalah pemanasan global dan perubahan iklim. Data mengungkapkan bahwa 60%-70% pencemaran udara di Indonesia disebabkan karena benda bergerak atau transportasi umum yang berbahan bakar solar terutama berasal dari Metromini .

PENDAHULUAN

Biosfer adalah mencangkup semua bagian permukaan planet bumi yang dapat dijadikan habitat makhluk hidup .Biosfer meliputi semua organisme hidup di Planet Bumi ,termasuk dengan bahan organik yang dihasilkan dalam siklus hidupnya.Atmosfer adalah sebuah sampul atau amplop gas yang mengelilingi Planet bumi (sekitar 40.075 km di bagian khatulistiwa),semakin jauh dari permukaan bumi tingkat kepadatan gas makin berkurang,dan berkaitan dengan tarikan gravitasi Bumi.

Pencemaran udara adalah masuknya atau tercampurnya unsur-unsur berbahaya ke dalam atmosfer yang dapat mengakibatkan terjadinya kerusakan lingkungan sehingga menurunkan kualitas lingkungan. Dengan demikian akan terjadi gangguan pada kesehatan manusia. Terdapat dua jenis sumber pencemaran udara, yang pertama adalah pencemaran akibat sumber alamiah (natural sources) seperti letusan gunung berapi dan yang kedua berasal dari kegiatan manusia (anthropogenic sources) seperti yang berasal dari transportasi, emisi pabrik, dan lain-lain. Pencemaran udara dapat terjadi dimana-mana, seperti di dalam rumah, sekolah, dan kantor. Pencemaran seperti ini sering disebut dengan pencemaran dalam ruangan (indoor pollution). Sedangkan pencemaran di luar ruangan (outdoor pollution) berasal dari emisi kendaraan bermotor, industri, perkapalan, dan proses alami oleh makhluk hidup. Sumber pencemar udara dapat diklasifikasikan menjadi sumber diam dan sumber bergerak. Sumber diam terdiri dari pembangkit listrik, industri dan rumah tangga. Sedangkan sumber bergerak adalah aktivitas lalu lintas kendaraan bermotor di darat dan transportasi laut.

Dengan kemajuan ekonomi yang sangat pesat mendorong semakin bertambahnya kebutuhan akan transportasi, di lain sisi lingkungan alam yang mendukung hajat hidup manusia semakin terancam kualitasnya, sehingga efek negatif polusi udara terhadap kehidupan manusia semakin hari semakin bertambah.

Bahan yang menimbulkan pencemaran udara dengan dampak yang paling membahayakan adalah sebagai berikut;

Karbon Monoksida (CO)

Gas buang kendaraan bermotor merupakan sumber utama bagi karbon monoksida di berbagai perkotaan. Data mengungkapkan bahwa 60%-70% pencemaran udara di Indonesia disebabkan karena benda bergerak atau transportasi umum yang berbahan bakar solar terutama berasal dari Metromini [5]. Formasi CO merupakan fungsi dari rasio kebutuhan udara dan bahan bakar dalam proses pembakaran di dalam ruang bakar mesin diesel. Percampuran yang baik antara udara dan bahan bakar terutama yang terjadi pada mesin-mesin yang menggunakan Turbocharge merupakan salah satu strategi untuk meminimalkan emisi CO. Karbon monoksida yang meningkat di berbagai perkotaan dapat mengakibatkan turunnya berat janin dan meningkatkan jumlah kematian bayi serta kerusakan otak. Karena itu strategi penurunan kadar karbon monoksida akan tergantung pada pengendalian emisi seperti penggunaan bahan katalis yang mengubah bahan karbon monoksida menjadi karbon dioksida dan penggunaan bahan bakar terbarukan yang rendah polusi bagi kendaraan bermotor.

Nitrogen Oksida (NOx)

 Gas NOx terbentuk atas tiga fungsi yaitu ; Suhu (T), Waktu Reaksi (t), dan konsentrasi Oksigen (O₂), NOx = f (T, t, O₂). Ada 3 teori yang mengemukakan terbentuknya NOx, yaitu :

1)    Thermal NOx (Extended Zeldovich Mechanism) : Proses ini disebabkan gas nitrogen yang ber oksidasi pada suhu tinggi pada ruang bakar (>1800 K). Thermal NOx ini didominasi oleh emisi NO (NOx  →  NO + NO₂).

2)    Prompt NOx : Formasi NOx ini akan terbentuk cepat pada zona pembakaran.

3)    Fuel NOx : NOx formasi ini terbentuk karena kandungan N dalam bahan bakar.

Kira-kira 90% dari emisi NOx adalah disebabkan proses thermal NOx, dan tercatat bahwa dengan penggunaan HFO (Heavy Fuel Oil), bahan bakar yang biasa digunakan di kapal, menyumbangkan emisi NOx sebesar 20-30%. Nitrogen oksida yang ada di udara yang dihirup oleh manusia dapat menyebabkan kerusakan paru-paru. Setelah bereaksi dengan atmosfer zat ini membentuk partikel-partikel nitrat yang amat halus yang dapat menembus bagian terdalam paru-paru. Selain itu zat oksida ini jika bereaksi dengan asap bensin yang tidak terbakar dengan sempurna dan zat hidrokarbon lain akan membentuk ozon rendah atau kabut berawan coklat kemerahan yang menyelimuti sebagian besar kota di dunia.

Sulfur Oxide (SOx)

Emisi SOx terbentuk dari fungsi kandungan sulfur dalam bahan bakar, selain itu kandungan sulfur dalam pelumas, juga menjadi penyebab terbentuknya Sox emisi. Struktur sulfur terbentuk pada ikatan aromatic dan alkyl. Dalam proses pembakaran sulfur dioxide dan sulfur trioxide terbentuk dari reaksi :

S + O₂                         →        SO₂  

SO₂ + ½ O₂     →        SO₃

Kandungan SO₃ dalam SOx sangat kecil sekali yaitu sekitar (1-5)%. Gas yang berbau tajam tapi tidak berwarna ini dapat menimbulkan serangan asma, gas ini pun apabila bereaksi di atmosfer akan membentuk zat asam. Badan kesehatan dunia (WHO) menyatakan bahwa tahun 1997-2003 jumlah sulfur dioksida di udara telah mencapai ambang batas.

Dampak Pencemaran SO2

1.Kesehatan
Gas SO2 telah lama dikenal sebagai gas yang dapat menyebabkan iritasi pada system pernapasan, seperti pada selaput lendir hidung, tenggorokan dan saluran udara di paru-paru. Efek kesehatan ini menjadi lebih buruk pada penderita asma. Disamping itu SO2 terkonversi di udara menjadi pencemar sekunder seperti aerosol sulfat.

2.Lingkungan
Tingginya kadar SO2 di udara merupakan salah satu penyebab terjadinya hujan asam.Hujan asam disebabkan oleh belerang (sulfur) yang merupakan pengotor dalam bahan bakar fosil serta nitrogen di udara yang bereaksi dengan oksigen membentuk sulfur dioksida dan nitrogen oksida. Zat-zat ini berdifusi ke atmosfer dan bereaksi dengan air untuk membentuk asam sulfat dan asam nitrat yang mudah larut sehingga jatuh bersama air hujan. Air hujan yang asam tersebut akan meningkatkan kadar keasaman tanah dan air permukaan yang terbukti berbahaya bagi kehidupan ikan dan tanaman.

3. Tanaman
Sulfur dioksida juga berbahaya bagi tanaman. Adanya gas ini pada konsentrasi tinggi dapat membunuh jaringan pada daun. pinggiran daun dan daerah diantara tulang-tulang daun rusak. Secara kronis SO2 menyebabkan terjadinya klorosis. Kerusakan tanaman ini akan diperparah dengan kenaikan kelembaban udara. SO2 di udara akan berubah menjadi asam sulfat. Oleh karena itu, di daerah dengan adanya pencemaran oleh SO2 yang cukup tinggi, tanaman akan rusak oleh aerosol asam sulfat.

4.Hewan

Perubahan ekologis mengikuti pengaruh umum zat toksik terhadap ekosistem.
Sebagaimana tumbuhan, hewan juga memiliki ambang toleransi terhadap hujan asam. Spesies hewan tanah yang mikroskopis akan langsung mati saat pH tanah meningkat karena sifat hewan mikroskopis adalah sangat spesifik dan rentan terhadap perubahan lingkungan yang ekstrim. Spesies hewan yang lain juga akan terancam karena jumlah produsen (tumbuhan) semakin sedikit. Berbagai penyakit juga akan terjadi pada hewan karena kulitnya terkena air dengan keasaman tinggi. Hal ini jelas akan menyebabkan kepunahan spesies.

5. Material
Kerusakan oleh pencemaran SO2 juga dialami oleh bangunan yang bahan-bahannya seperti batu kapur, batu pualam, dolomit akan dirusak oleh SO2 dari udara. Efek dari kerusakan ini akan tampak pada penampilannya, integritas struktur, dan umur dari gedung tersebut. Ancaman serius juga dapat terjadi pada bagunan tua serta monument termasuk candi dan patung. Hujan asam dapat merusak batuan sebab akan melarutkan kalsium karbonat, meninggalkan kristal pada batuan yang telah menguap. Seperti halnya sifat kristal semakin banyak akan merusak batuan.

HydroCarbon (HC)

Emisi Hidrokarbon (HC) terbentuk dari bermacam-macam mesin yang merupakan sumber pencemar. Penyebabnya adalah karena tidak terbakarnya bahan bakar secara sempurna dan tidak terbakarnya minyak pelumas silinder. Emisi HC pada bahan bakar HFO yang biasa digunakan pada mesin-mesin diesel besar akan lebih sedikit jika dibandingkan dengan mesin diesel yang berbahan bakar Diesel Oil (DO). Emisi HC ini berbentuk gas methan (CH4). Jenis emisi ini dapat menyebabkan leukemia dan kanker.

Dampak

Hidrokarbon ke lingkungan dapat menjadi polutan primer maupun sekunder. Jumlahnya yang berlebih pada manusia, hewan, tumbuhan, ekosistem, maupun material tertentu akan memberi dampak negatif.

1. Kesehatan Manusia
Beberapa dari bahan bahan pencemar ini merupakan senyawa-senyawa yang bersifat karsinogenik dan mutagenik, seperti etilen, formaldehid, benzena, metil nitrit dan hidrokarbon pholiaromatik (PAH).
Emisi kendaraan bermotor yang mengandung senyawa karsinogenik diperkirakan dapat menimbulkan tumor pada organ lain selain paru. Akan tetapi untuk membuktikan apakah pembentukan tumor tersebut hanya diakibatkan karena asap solar atau gas lain yang bersifat sebagai iritan (Tugaswati, 2004).
Menurut Anonim (2004), hidrokarbon di udara akan bereaksi dengan bahan-bahan lain dan akan membentuk ikatan baru yang disebut polyclinic aromatic hydrocarbon (PAH) yang banyak dijumpai di daerah industri dan padat lalu lintas. Bila PAH ini masuk dalam paru-paru akan menimbulkan luka dan merangsang terbentuknya sel-sel kanker. Pengaruh hidrokarbon aromatic pada kesehatan manusia dapat terlihat pada tabel dibawah ini, yang dikeluarkan oleh Departemen Kesehatan:

2. Ekosistem dan Lingkungan
Reaksi pembakaran hidrokarbon yang melibatkan O2 akan menghasilkan panas yang tinggi. Panas yang tinggi ini menimbulkan peristiwa pemecahan (Cracking) menghasilkan rantai hidrokarbon pendek atau partikel karbon.
Gas hidrokarbon dapat bercampur dengan gas buangan lainnya. Cairan hidrokarbon membentuk kabut minyak (droplet). Padatan hidrokarbon akan membentuk asap pekat dan menggumpal menjadi debu/partikel. Hidrokarbon bereaksi dengan NO2 dan O2 menghasilkan PAN (Peroxy Acetil Nitrates).

3. Hewan
Hidrokarbon yang bersifat mutagenik akan sangat rentan pada hewan. Beberapa percobaan pada hewan telah membuktikan adanya indikasi perubahan gen pada hewan tersebut. Dengan kekekalan massa yang berlaku, konsumsi hewan yang tercemar oleh manusia akan memindahkan kandungan senyawa hidrokarbon ke manusia.

4. Tumbuhan
Campuran PAN dengan gas CO dan O3 disebut kabut foto kimia (Photo Chemistry Smog) yang dapat merusak tanaman. Daun menjadi pucat karena selnya mati. Jika hidrokarbon bercampur bahan lain toksinya akan meningkat (Anonim, 2008).

5. Material
Dampak hidrokarbon pada material biasanya disebabkan oleh sifat kimiawi hidrokarbon. Sebagai contoh, karet gelang yang direndam dalam bensin makan akan bertambah volumenya tetapi berkurang sifat elastisnya. Dengan demikian, hidrokarbon mampu melarutkan beberapa senyawa penting lain dalam material sehingga akan mengubah tidak hanya sifat fisik, tetapi juga kimia.

Partikulat Matter (PM)

Partikel debu dalam emisi gas buang terdiri dari bermacam-macam komponen. Bukan hanya berbentuk padatan tapi juga berbentuk cairan yang mengendap dalam partikel debu. Pada proses pembakaran debu terbentuk dari pemecahan unsur hidrokarbon dan setelah proses oksidasi. Dalam debu tersebut terkandung debu sendiri dan beberapa kandungan metal oksida. Dalam kelanjutan proses ekspansi di atmosfer, kandungan metal dan debu tersebut membentuk partikulat. Beberapa unsur kandungan partikulat adalah karbon, SOF (Soluble Organic Fraction), debu, SO₄, dan H₂O. Sebagian benda partikulat keluar dari cerobong pabrik sebagai asap hitam tebal, tetapi yang paling berbahaya adalah butiran-butiran halus sehingga dapat menembus bagian terdalam paru-paru. Diketahui juga bahwa di beberapa kota besar di dunia perubahan menjadi partikel sulfat di atmosfer banyak disebabkan karena proses oksidasi oleh molekul sulfur.

DAMPAK NEGATIF

Dampak atau pengaruh pencemaran udara terhadap makhluk hidup. Rentang nilai menunjukkan batasan kategori daerah sesuai tingkat kesehatan untuk dihuni oleh manusia. Karbon monoksida, nitrogen, ozon, sulfur dioksida dan partikulat matter adalah beberapa parameter polusi udara yang dominan dihasilkan oleh sumber pencemar. Tabel 1.         Pengaruh Indeks Standar Pencemar Udara (ISPU)

Kate-gori	Rentang	Karbon monoksida (CO)	Nitro-gen (NO2)	Ozon (O3)	Sulfur dioksida (SO2)	Partikulat
Baik	0-50	Tidak ada efek	Sedikit berbau	Luka pada beberapa spesies tum-buhan akibat kombinasi dengan SO2 (selama 4 jam)	Luka pada beberapa spesies tum-buhan akibat kombinasi dengan O3 (selama 4 jam)	Tidak ada efek
Sedang	51-100	Perubahan kimia darah tapi tidak terdeteksi	Berbau	Luka pada Beberapa spesies tumbuhan	Luka pada Beberapa spesies tumbuhan	Terjadi penurunan pada jarak pandang

Kate-gori	Rentang	Karbon monoksida (CO)	Nitrogen (NO2)	Ozon (O3)	Sulfur dioksida (SO2)	Partikulat
Tidak Sehat	101–199	Peningkatan pada kardio-vaskular pada perokok yang sakit jantung	Bau dan kehilangan warna. Peningkatan reaktivitas pembuluh tenggorokan pada pen-derita asma	Penurunan kemampuan pada atlet yang berlatih keras	Bau, Mening-katnya kerusakan tanaman	Jarak pandang turun dan terjadi pengotoran debu di mana-mana
Sangat Tidak Sehat	200-299	Meningkat-nya  kardio-vaskular pada orang bukan perokok yg berpenyakit Jantung, dan akan tampak beberapa kelemahan yg terlihat secara nyata	Meningkat nya sensitivitas pasien yang berpenyaklt asma dan bronchitis	Olah raga ringan Mengakibat- kan pengaruh parnafasan pada pasien yang ber-penyaklt paru-paru kronis	Mening-katnya sensitivitas pada pasien berpenya-kit asma dan bronchitis	Mening-katnya sensitivitas pada pasien berpenya-kit asma dan bronchitis
Berba-ha ya	300 -lebih	Tingkat yang berbahaya bagi semua populasi yang terpapar

Sumber: Bapedal [1]

Tabel 2.                Sumber dan Standar Kesehatan Emisi Gas Buang

Pencemar	Sumber	Keterangan
Karbon monoksida (CO)	Buangan kendaraan bermotor; beberapa proses industri	Standar kesehatan: 10 mg/m3 (9 ppm)
Sulfur dioksida (S02)	Panas dan fasilitas pembangkit listrik	Standar kesehatan: 80 ug/m3 (0.03 ppm)
Partikulat Matter	Buangan kendaraan bermotor; beberapa proses industri	Standar kesehatan: 50 ug/m3 selama 1 tahun; 150 ug/m3
Nitrogen dioksida (N02)	Buangan kendaraan bermotor; panas dan fasilitas	Standar kesehatan: 100 pg/m3 (0.05 ppm) selama 1 jam
Ozon (03)	Terbentuk di atmosfer	Standar kesehatan: 235 ug/m3 (0.12 ppm) selama 1 jam

Sumber : Bapedal [2]

PENANGGULANGAN EMISI

Teknologi penanggulangan emisi dari mesin dapat dikategorikan menjadi dua bagian besar yaitu ; Pengurangan emisi metode primer dan Pengurangan emisi metode sekunder

Pengurangan emisi metode primer adalah:

Berdasarkan bahan bakar ;

• Penggunaan bahan bakar yang rendah Nitrogen dan Sulfur termasuk penggunaan non fossil fuel.
• Penggalangan penggunaan Non Petroleum Liquid Fuels
• Penggunaan angka cetak yang tinggi bagi motor diesel dan angka oktan bagi motor bensin.
• Penggunaan bahan bakar Gas.
• Penerapan teknologi emulsifikasi (pencampuran bahan bakar dengan air atau lainnya).

Berdasarkan perlakuan udara ;

• Penggunaan teknologi Exhaust Gas Recirculation (EGR).
• Pengaturan temperature udara yang masuk pada motor.
• Humidifikasi.

Berdasarkan Proses Pembakaran

• Modifikasi pada pompa bahan bakar dan sistem injeksi bahan bakar.
• Pengaturan waktu injeksi bahan bakar.
• Pengaturan ukuran droplet dari bahan bakar yang diinjeksikan.
• Injeksi langsung air ke dalam ruang pembakaran.

Pengurangan emisi metode sekunder adalah :

• Penggunaan Selective Catalytic Reduction (SCR).
• Penerapan teknologi Sea Water Scrubber untuk aplikasi di kapal.
• Penggunaan katalis magnet yang dipasang pada pipa bahan bakar.
• Penggunaan katalis pada pipa gas buang kendaraan bermotor.

KESIMPULAN

Pencemaran udara sangat berpengaruh terhadap semua yang ada di bumi seperti air,udara,pepohonan tanah dan lingkungan.Kita sebagai makhluk yang sempurna yang diciptakan Allah SWT hendaknya menjaga ciptaan-Nya jangan sampai merusak,hal ini akan berdampak buruk bagi generasi yang akan datang terutama anak cucu kita  .Dengan berperilaku baik terhadap lingkungan akan membantu membuat udara bersih dan mengurangi emisi gas buang seperti Menanam pohon di lingkungan kita,membiasakan untuk naik bus terutama di perkotaan dan membuang sampah tidak sembarang tempat.Berdasarkan keterangan di atas banyak sekali kandungan bahan pencemaran udara yang sangat berbahaya bagi lingkungan sehingga akan mengganggu Biosfer yang ada di Bumi.

DAFTAR PUSTAKA

1. Badan Pengendalian Dampak Lingkungan, Presentasi Data ISPU selama tahun 2002.
2. Badan Pengendalian Dampak Lingkungan, Sumber dan Standar Kesehatan Emisi Gas Buang, 2002.
3. Kementerian Lingkungan Hidup, Status Lingkungan Hidup DKI Jakarta, 2005.
4. NISHIDA OSAMI, Actual State and Prevention of Marine Air Pollution from Ships, Review of Kobe University of  Mercantile Marine No. 49, Kobe-Japan, 2001.
5. Tempo Interaktif, 2005, Metromini Penyebab Pencemaran Udara Terbesar di Jakarta, Januari 2005.
6. WRIGHT A.A, Exhaust Emissions from Combustion Machinery, IMARE London, 2000.
7. http://ahmadchem.blogspot.com/2009/11/dampak-pencemaran-udara-so2html
8. http://pencemaranudara.wordpress.com/pencemaran-uadara-2/
9. [http://www.infowars.com www.infowars.com]
10. [http://www.carbonmonoxide.net Carbon Monoxide Network & Forum]
11. http://kimiakoloid.com/blog/wp-content/uploads/hidrokarbon1.png
12. http:www.depkes.go.id/downloads/Udara.PDF
13. http://www.kangatepafia.com
14. Buku Kimia dan pengetahuan Lingkungan Industri (Atep Afia Hidayat ,Muhammad Kholil)