Penyebaran Limbah B3 di Alam
Terlepasnya limbah B3 ke lingkungan dapat membahayakan kehidupan. Kontaminan B3 dapat dilepaskan ke alam melalui : Proses manufaktur Penggunaan produk Pengolahan dan pembuangan limbah
Waste water from Naftan and Polimir, Novopolock (Belarus) Waste water from Naftan and Polimir, Novopolock (Belarus). Zobrazeno: 237 - last: Aug 1, 2007
Obsolete stockpiles of pesticides in Arkhangelsk (Russia) Zobrazeno: 232 - last: Aug 1, 2007
Setelah terlepas ke lingkungan, kontaminan B3 bergerak dan mempengaruhi faktor-faktor lingkungan Kontaminan tersebut dapat bergerak dengan cepat atau lambat menuju unsur lingkungan penerima dalam bentuk asalnya atau dalam bentuk yang telah berubah
Proses Penyebaran B3 di Atmosfera dan Dalam Tanah (Sumber : LaGrega, 1994)
Proses Penyebaran B3 di Lingkungan Akuatik (Sumber : LaGrega, 1994)
Penyebaran Kontaminan dalam Air Dapat diakibatkan karena disengaja atau karena kecelakaan Sumber pencemaran air : Effluen dari fasilitas pengolahan limbah Air pendingin dari boiler atau insinerator Lindi dari landfill Sumber-sumber lain
Penyebaran Kontaminan dalam Air Perlu diperhatikan pembuangan limbah industri yang ilegal Sifat fisik kimia kontaminan yang terlepas ke lingkungan sangat mempengaruhi pergerakannya di lingkungan perairan Kelarutan zat dalam air merupakan parameter penting karena semakin solubel (mudah melarut) maka semakin luas distribusinya
Proses Perpindahan Insektisida Dalam Ekosistem Air (Sumber : Crawford & Donigran, 1973)
Faktor-Faktor Kesetimbangan Air (Sumber : Lagrega, 1994)
Penyebaran Kontaminan dalam Tanah dan Batuan Jenis kontaminan yang paling umum adalah lindi Proses terbentuknya lindi dari landfill dipenggaruhi oleh faktor-faktor keseimbangan air di alam : Curah hujan Runoff yang mengalir menuju landfill Infiltrasi air ke dalam lampisan limbah dalam landfill Aliran air tanah oada bagian landfill yang terletak di bawah muka air tanah
Penyebaran Kontaminan dalam Tanah dan Batuan Masuknya lindi atau kontaminan B3 lainnya ke dalam batuan atau tanah sangat dipengaruhi olehkarakteristik geologik Faktor-faktor geologik : Struktur tanah dan batuan Komposisi tanah dan kemampuan mengalirkan fluida Porositas tanah dan kemampuan menyimpan fluida
Penyebaran Kontaminan dalam Tanah dan Batuan Lapisan tanah merupakan kompartemen yang heterogen, mengandung kerikil, pasir, lanau, lempung, dan materi organik Bagian atas merupakan zona tidak jenuh (vadose zone), pori-porinya 20-40% dari volume tanah yang terisi oleh udara dan air Bagian bawah terletak zona jenuh (saturated zone) yang terdiri dari kerikil dan pasir yang banyak mengandung air
Penyebaran Kontaminan dalam Tanah dan Batuan Di bagian bawah zona jenuh terdiri dari batuan basal Dalam zona tidak jenuh, kontaminan B3 akan mengalami transpor melalui tiga mekanime : - dalam fase cair - dalam fase uap/gas - diadsorsi pada partikel tanah
Penyebaran Kontaminan dalam Tanah dan Batuan Di bagian bawah zona jenuh terdiri dari batuan basal Dalam zona tidak jenuh, Kontaminan B3 akan mengalami transpor melalui tiga mekanime : - dalam fase cair - dalam fase uap/gas - diadsorsi pada partikel tanah
Penyebaran Kontaminan dalam Tanah dan Batuan Transpor paling umum adalah perkolasi, yang dipengaruhi oleh gravitasi, porositas tanah, adsorpsi, reaksi abiotik dan biologi Jarak suatu zat berpindah disebut sebagai jarak leaching Kontaminan B3 yang hidropobik mempunyai nilai Kd atau Koc tinggi, akan cenderung tetap berada dalam tanah Tanah umumnya bermuatan negatif yang membuat zat bersifat anionik akan ditolak dan bergerak tanpa hambatan, kebalikannya kation akan mudah terikat pada partikel tanah
Persamaan Infiltrasi untuk Zona Tidak Jenuh Infiltasi vertikal I = a.tb a dan b = konstanta berdasarkan pengamatan lapangan. t = waktu Infiltrasi horisontal I = c. t 0,5 d
Aliran Fluida dalam Zona Jenuh Q = debit K=konduktifitas hidraulik/koefisien permeabilitas A= luas penampang akuifer H=headloss L=jarak yang ditempuh polutant Hukum Darcy Q = K A H / L Konduktifitas hidraulik : K = k r g / n Persamaan permeabilitas spesifik medium k = C D102 k = permeabilitas spesifik medium R=densitas fluida N=viskositas G = gravitasi
Refresh MASS BALANCE STEADY STATE !!
EXAMPLE Suatu perusahaan akan membuang limbah mengandung phosphorus (P) ke danau terdekat. Volume efektif dari danau tersebut adalah 5 x 10 6 m3, main stream menuju danau tersebut dari agriculture dengan debit 2 m3/detik dan konsentrasi P = 0.01 mg/L. Perusahaan membuang limbahnya dengan debit 0.1 m3/detik dan P = 10 mg/L.
Cont’d P di dalam air akan diolah secara alamiah dengan mengikuti rate reaksi berdasarkan first order kinetik dan rate konstant adalah 1 x 103 /hari. Air yang keluar danau digunakan untuk irigasi dengan debit 2.05 m3/detik. Tentukan konsentrasi P di danau tersebut dengan asumsi air dan P di dalam danau dalam keadaan steady state dan danau teraduk dengan sempurna
Penyebaran Kontaminan dalam Air Tanah Menjenuhkan pori pori tanah Menggantikan fluida dalam pori pori. Dispersi lateral dan longitudinaldispersi hidrodinamik Bereaksi dengan partikel tanah.
Sumber pencemaran titik kontinyu, terjadi dispersi Sumber pencemaran titik kontinyu, tidak terjadi dispersi Adveksi adalah proses pergerakan dalam aliran fluida Darcy Law Sumber pencemaran titik tidak kontinyu, tidak terjadi dispersi Aliran piston Darcy Law Sumber pencemaran titik tidak kontinyu, terjadi dispersi-(NOT DARCY LAW) kosentrasi menurun Sumber pencemaran titik kontinyu, terjadi dispersi
Pengaliran dalam aquifer
Groundwater mengalir dari sumur kontrol A ke B Groundwater mengalir dari sumur kontrol A ke B. Jarak dari A ke B adalah 200 m dan perbedaan tekanan antara A dan B adalah 1 m. Aquifer terdiri atas kerikil dengan porositas 0.4 dan konduktifitas hidraulik 20 m/d. Ada limbah B3 yang mengalir dari A ke B dengan faktor retardasi pengaliran di dalam aquifer adalah 4.
Tentukan berapa lama air tanah mengalir dari sumur A ke B Berapa lama waktu yang dibutuhkan oleh kontaminan tersebut ?
Dispersi t0 t1 t2 t3 Sumber pencemaran titik kontinyu, terjadi dispersi-(NOT DARCY LAW) kosentrasi menurun Sumber pencemaran titik kontinyu, terjadi dispersi-tanpa hambatan(NOT DARCY LAW) konsentrasi menurun karena reaksi t0 t1’ t1 t2’ t2
Penyebaran Kontaminan dalam Air Tanah Dispersi Dispersi adalah pengadukan yang terjadi dalam air ketika adveksi terjadi dalam kecepatan rendah yang tidak mengakibatkan turbulensi Tetapi, pergerakan air yang melalui partikel tanah menyebabkan transpor yang menyerupai difusi turbulen Umumnya adveksi dan difusi terjadi secara simultan
Dispersi hidrodinamik Dispersi mekanik distribusi kecepatan tidak merata terjadi karena interaksi permukaan fluida dengan pori tanah Difusi molekuler hasil dari gradien konsentrasi senyawa kimia.
Penyebaran Kontaminan dalam Udara Bentuk Kepulan (Plume Rise) dari Cerobong dipengaruhi oleh: Stabilitas Atmosfir Ada 3 bentuk dasar: 1. Looping 2. Fanning 3. Coning dan ada tiga bentuk peralihan: 4. Fumigation 5. Lofting 6. Trapping
Looping Karena udara labil dan konveksi kuat maka asap didespersikan secara cepat dan tidak teratur, dibawa ke atas dan ke bawah, hingga konsentrasi polutan jadi encer
Fanning Fanning Stabilitas mencegah dispersi ke atas dan ke bawah. Di dusun terbuka kepulan bisa bergerak puluhan kilometer Polutan diencerkan secara lambat
Coning Sering terjadi pada iklim lembab Dispersi kesamping dan vertikal sama Mirip dengan teori
Fumigation Gerakan ke atas dibatasi oleh inversi. Kepulan dapat jatuh ke tanah
Lofting Tidak ada pencampuran ke arah bawah Penyebaran Polutan ke arah atas Inversi suhu pada permukaan
Trapping Inversi panas atas secara fisis dapat menjerat gas buang ke arah atas
Emission to atmosphere Suatu industri yang menggunakan bahan B3 CH2Cl2 ingin mengetahui mass balance dari penggunaan material ini. Diketahui bahwa pembelian CH2Cl2 sebanyak 288 barrels per hari. Discharge to wastewater : 4.04 mg/L dengan Q = 0.076 m3/detik
Cont’d Sebagai limbah B3 dikirimkan ke tempat pengumpulan sebanyak 228 barrel/hari dan mengandung CH2Cl2 25% volume/volume. CH2Cl2 yang tidak digunakan dalam produksi selama satu hari tersebut ada 8 barrels Berapakah CH2Cl2 yang lepas ke atmosfir selama 1 tahun. Note: 1 barrel = 0.12 m3 and the density of CH2Cl2 is 1326 kg/m3.