BAB 10 KIMIA LINGKUNGAN Hendra Adijuwana

ATMOSFIR Stratosfir  Lapisan ozon melindungi kehidupan dari radiasi UV 100 TERMOSFIR 80 MESOSFIR 60 Km 40 STRATOSFIR Udara (campuran gas) Kering : 78% N2 21% O2 1% Ar 20 (LAPISAN OZON) TROPOSFIR

SIKLUS NITROGEN NO3- NO2- NO2 + H2O  HNO3 + NO N2 + O2  2NO 2NO + O2  2NO2 N2 atmosfir Fiksasi Denitrifiksasi NO3- NO2- Urea NH3 Asam amino Protein hewani Protein nabati NO2 + H2O  HNO3 + NO Hujan asam

SIKLUS OKSIGEN UV CO Atom H O3 O2 H2O O2 CO2 CO2 Tanaman Hijau Stratosfir Lapisan ozon O3 O2 H2O O2 Troposfir CO2 CO2 Fe2O3 Tanaman Hijau Fito Plankton

PENCEMARAN UDARA Gunung berapi meletus (debu, gas beracun) Manusia membuat api (asap) Zat pencemar : Senyawa kimia yang terdapat pada tempat yang tidak sewajarnya dengan konsentrasi yang berlebih dari keadaan normal O3 di alam penting Stratosfir  melindungi bumi dari UV Troposfir  zat pencemar sangat berbahaya

Pengaruh lebih besar dari masing-masing zat terpisah ASAP DAN KABUT (smoke and fog) Kabut London terdiri dari asap, kabut, SO2, H2SO4, Debu, jelaga Batubara dibakar untuk sumber energi Kabut Los Angles terjadi pada musim kering hidrokarbon yang tidak terbakar sinergisme partikulat Interaksi SO2 Pengaruh lebih besar dari masing-masing zat terpisah

SIFAT KIMIA ASAP & KABUT C + O2  CO2 - CO - Jelaga - SO2 Batubara 3% S SO2  SO2  H2SO4 O2 H2O Bahan Partikulat Partikel besar – Asap, Debu (tampak) Partikel kecil  1m Aerosol (tidak tampak) Jelaga Debu beterbangan  dienapkan Sulfat NH3+ H2SO4  (NH4)2SO4

NITROGEN OKSIDA (NO)+ N2 +O2  2NO 2NO + O2  2NO2 AWAL : NO2 + Sinar Matahari  NO + O SEKUNDER : O + O2  O3 O + Hidrokarbon  Aldehida TERSIER : O3 + Hidrokarbon  Aldehida Hidrokarbon + Oksigen + NO2  PAN O R - C O-O-NO2

OZON CFC SST PERANG NUKLIR Stratosfir – Lapisan O3 O2  2O UV O2  2O O + O2  O3 – Pengoksidasi kuat CFC - Propelan dalam tabung aerosol - Refrigeran CF2Cl2  CF2Cl. + Cl. Cl + O3  .ClO + O2 .ClO + O  Cl. + O2  Lapisan ozon rusak UV SST (Supersonic transport) NO + O3  NO2 + O2 NO2 + O  NO + O2 PERANG NUKLIR Peledakan nuklir di stratosfir  NO Kanker kulit

HIDROKARBON Sumber alam  Hidrokarbon Atmosfir : 15% oleh Manusia Daerah Urban : Bensin merupakan sumber utama hidrokarbon Bensin  Menguap - Hidrokarbon tidak terbakar Terbakar parsial H ι O H H C = C + O  H – C – C H H ι H H - Hidrokarbon + Oksigen + NO2  PAN

Kerusakan bangunan/patung CaCO3 + H2SO4  CaSO4 + H2O + CO2 HUJAN ASAM SO2 SO2 + O2  SO3 SO3 + H2O  H2SO4 NO NO + O2  NO2 NO2 + H2O  HNO3 pH hujan asam < 5.6 Korosi terhadap logam Fe + O2  Fe2O3 (karat) Fe + H2SO4  FeSO4 + H2 Kerusakan bangunan/patung CaCO3 + H2SO4  CaSO4 + H2O + CO2 Marmer patung

PELEPASAN Pb KE UDARA Pb Logam berat beracun Mempengaruhi fungsi (darah, hati, ginjal, otak) Bensin : Nilai Oktana ~ 60 + Pb – tetraetil  0.5-1.0 g/l Nilai Oktana = 70 Pb-tetraetil  sebagai anti letup Uap Pb  masalah lingkungan Pengganti Pb : hidrokarbon aromatik  3,4-benzpirena (karsinogen)

SIAPA YANG MELAKUKAN PENCEMARAN UDARA ? SIAPA YANG MELAKUKAN PENCEMARAN UDARA Pengotoran dan perusakan bangunan, pakaian Membahayakan kesehatan bayi, anak-anak, orang tua, orang sakit Kerusakan tanaman, kerdil, mati Mengurangi batas pandang kecelakaan lalu lintas Menimbulkan bau, asap.

ZAT PENCEMAR UTAMA 1 CO Kendaraan bermotor Gangguan transpor oksigen 2 CmHm Karsinogen aldehida, PAN 3 (SO)x Industri Iritasi sistem pernafasan Hujan asam 4 (NO)x Kerusakan lapisan O3 5 Bahan partikulat Merusak pandangan 6 O3 Pencemar sekunder NO2 7 Pb Racun saraf Racun – semua benda hidup

KARBONDIOKSIDA DAN AIR BATUBARA MINYAK BUMI CO2 + H20 H2O CO2  Menghasilkan *Efek Rumah Kaca H2O matahari Sewaktu bumi meradiasikan kalor kembali ke angkasa luar (energi inframerah) energi diserap H2O dan CO2  kenaikan suhu BUMI CO2 Jelaga, asap, debu  menahan Sinar matahari  suhu menurun

AIR – H2O Jagat raya – tidak mungkin ada kehidupan tanpa air Dari 163.84 x 109 m3 H2O sekitar 0.5%  manusia 97% di lautan 2.25% es, salju Densitas air > minyak Kapasitas kalor tinggi H2O 10x Fe Kalor penguatan tinggi

STRUKTUR AIR MOLEKUL H2O : DENSITAS ES < AIR POLAR H O H H-----O Ikatan hidrogen H - F O N Elektronegativitas tinggi DENSITAS ES < AIR

GARAM DI LAUT Air melarutkan zat-zat ionik + Kekuatan air sebagai pelarut  air laut bergaram Air hujan melarutkan mineral  sungai, laut Panas matahari menguapkan sebagian air laut Laut akan jenuh dengan garam : 3.5 juta tahun lagi

SIKLUS AIR UAP AIR : : : : : : : : : : : : : : : :::: : : : :::: : :: : : : : : :: ::: ::: :: : Penguapan Energi Matahari hujan Air tawar LAUT

KONTAMINASI BIOLOGI Oleh mikroorganisme dari buangan penduduk air Oleh mikroorganisme dari buangan penduduk MASALAH PENYAKIT Disentri, Kolera

KONTAMINASI KIMIA Kontaminasi air Oleh Pupuk Pestisida Detergen PENCEMARAN AIR AIR SADAH : Ca2+, Mg2+, Fe2+/Fe3+ HCO3-

BUANGAN BAHAN ORGANIK BIO- DEGRADASI MIKRO- ORGANISME BAHAN ORGANIK AEROBIK ANAEROBIK

OKSIDASI AEROBIK DALAM AIR Bila ada O2 terlarut Penurunan kadar O2 BOD Biological Oxygen Demand BOD tinggi  makhluk air akan mati

Pembuangan sampah ke dalam air  terputusnya siklus ekologi LIMBAH MANUSIA IKAN LIMBAH ORGANIK ALGAE Pestisida Radio isotop Logam toksik Plastik LIMBAH ANORGANIK Pupuk Detergen Pembuangan sampah ke dalam air  terputusnya siklus ekologi

BAKTERI AEROBIK BAHAN ORGANIK EUTROFIKSASI CO2 + H2O + zat anorganik NO3-, NO2-, PO43- SO42-, HCO3- oksidasi BAHAN ORGANIK NO3- PO43- Nutrien untuk pertumbuhan ganggang EUTROFIKSASI Bakteri anaerobik – Tanpa O2 Bahan organik  direduksi S  H2S, CH3SH N  NH3, RNH2

KONTAMINASI AIR TANAH Air tanah tercemar  Berbahaya Air minum ZAT PENCEMAR Pembuangan limbah Bahan kimia CONTOH ALDICARB 10 ppb – batas aman (10 mg/1000000 l H2O) KONTAMINAN Pelarut hidrokarbon CCl2=CHCl – Dry Cleaning ALDICARB JUMLAH KONTAMINAN Pestisida untuk tanaman kentang Lebih toksik dari aspirin ppm ppb ppt

AIR ASAM HUJAN ASAM PERUT BUMI Gunung Api Perambangan Al3+ INDUSTRI SO2 NO Kesuburan tanah turun Hasil pertanian + kehutanan turun PERUT BUMI Al2Si2O5 (OH)4 + H3O+  Al3+ + SiO2 + H2O Tanah liat Asam Pasir CaCO3 + H3O+  Ca2+ + CO2 + H2O Batu kapur Gunung Api Perambangan Al3+ Tidak sangat toksik (manusia) Ikan kecil mati

Lignin + HSO3-  SO2 PABRIK KERTAS PENCEMARAN LIMBAH INDUSTRI Bahan baku : KAYU Lignin + HSO3-  SO2 Bau tak sedap Bahan organik terlarut  perairan BOD naik Kehidupan akuatik terganggu

INDUSTRI MOBIL PENCEMARAN LIMBAH INDUSTRI Diperlukan logam  air tercemar Pelapisan Cr  buangan CrO42-, CN- CrO42- + SO2 + H2O  Cr3+ + SO42- + OH- CN- + Cl2 + OH-  N2 + HCO3- + Cl- + H2O

Air yang diperlukan untuk beberapa industri (m3/metrik ton) PENYUMBANG PENCEMARAN AIR Air yang diperlukan untuk beberapa industri (m3/metrik ton) BAJA 100 KERTAS 20 TEMBAGA 400 RAYON 800 ALUMINIUM 1280 KARET SINTESIS 2400 Industri Lainnya : Pengemasan daging Tekstil Makanan

PENGELOLAAN AIR BUANGAN PRIMER Tangki/kolam pembuangan (BOD tinggi, bau tak sedap) Zat organik terlarut Padatan tersuspensi, bakteri patogen SEKUNDER Saringan pasir dan kerikil Aerasi Bakteri aerobik Klorinasi TERSIER Penyaringan dengan arang Penghilangan PO43-, NO3- Al3+ + PO43-  AlPO4 Osmosis balik

METODA PENGOLAHAN LIMBAH Biaya Bahan yang Dilepas % PRIMER Sedimentasi R Zat org. T Padat Ters 25-40 40-70 SEKUNDER Saringan S 80-95 70-92 Lumpur teraktifkan 85-95 TERSIER Karbon Pertukaran ion Pengendapan Penyaringan Osmosis balik Elektrodialisis T ST NO3-, PO43- PO43- Padat Terl 90-98 80-92 88-95 50-90 65-95 10-40

KEMBALI KE TANAH : PEMECAHAN ALTERNATIF Pembuangan limbah ke dalam tanah  menambah pupuk (Subur) Pilot Proyek Lumpur teraktifkan  kembali ke dalam tanah (daerah pertanian) Cairan  pengairan Lumpur  sumber hara dan humus Masalah Biaya transpor tinggi Pipa saluran pembuangan Sumber penyakit Terkontaminasi logam

Terima Kasih