PAPER KIMIA LINGKUNGAN

KIMIA ATMOSFER

“ASBUT FOTOKIMIA”

Disusun oleh:

TISSA PERMATASARI PUTRI

26020210120035

AIDA ASTUTI CAHYANINGWIDI RAHAYU SUTOPO

26020210120044

PROGRAM STUDI OSEANOGRAFI

JURUSAN ILMU KELAUTAN

FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Ilmu kimia lingkungan merupakan studi terhadap sumber, reaksi,

transpor, efek dan nasib zat kimia di lingkungan udara, tanah, dan air, serta

efek aktivitas manusia terhadapnya. Dengan demikian, ilmu Kimia

Lingkungan mencakup dan mempelajari kimia atmosfer, kimia tanah, dan

kimia akuatik. Ilmu kimia lingkungan sangat bergantung pada kimia

analitik, ilmu lingkungan, dan bidang-bidang ilmu lainnya.

Kimia lingkungan pertama kali mempelajari bagaimana cara kerja

lingkungan yang tak terkontaminasi, zat kimia apa dan berapa konsentrasi

yang ada secara alami, dan apa efeknya. Tanpa hal ini, mustahil untuk

mempelajari secara akurat efek manusia terhadap lingkungan dengan

pelepasan zat kimia.

Cabang ilmu kimia lingkungan yang menjadi fokus dalam paper ini

adalah kimia atmosfer. Komposisi dan kimia atmosfer penting untuk dipelajar

karena beberapa alasan, tapi terutama adalah karena interaksi antara atmosfer

dan organisme hidup. Komposisi atmosfer bumi telah berubah karena aktivitas

manusia dan beberapa perubahan ini berbahaya bagi kesehatan manusia,

panen, dan ekosistem. Contoh masalah yang telah ditangani oleh kimia

atmosfer termasuk hujan asam, asbut fotokimia, dan pemanasan global.

Kimia atmosfer mencari pemahaman penyebab masalah-masalah ini,

dan dengan memahami teori dibalik masalah-masalah tersebut akan mencari

pemecahan yang memungkinkan untuk diuji dan sekaligus mengevaluasi

perubahan pada kebijakan pemerintah.

Masalah yang menjadi topik dalam paper ini adalah mengenai asbut

fotokimia. Asbut fotokimia merupakan salah satu permasalahan yang sangat

akrab dengan masyarakat, terutama masyarakat perkotaan, namun tidak

banyak yang mengetahui penyebab serta dampak dari keberadaan asbut

fotokimia. Oleh sebab itu, penyusun ingin mencari tahu lebih dalam mengenai

asbut melalui penulisan paper ini. Adapun paper ini ditulis sebagai

pemenuhan syarat tugas mata kuliah Kimia Lingkungan.

1.2 Permasalahan

1. Apakah pengertian asbut?

2. Bagaimanakah reaksi pembentukan asbut?

3. Apakah dampak dari terdapatnya asbut?

4. Bagaimana cara penanggulangan asbut?

1.3 Tujuan

1. Memenuhi tugas mata kuliah Kimia Lingkungan

2. Mengetahui pengertian asbut

3. Mengetahui reaksi pembentukan asbut

4. Mengetahui dampak dari asbut

5. Mengetahui cara penanggulangan asbut

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Kimia Lingkungan

2.1.1 Pengertian Kimia Lingkungan

Ilmu kimia lingkungan merupakan studi terhadap sumber,

reaksi, transpor, efek dan nasib zat kimia di lingkungan udara, tanah,

dan air, serta efek aktivitas manusia terhadapnya. Bidang ilmu ini dapat

didefinisikan sebagai studi terhadap sumber, reaksi, transpor, efek, dan

nasib zat kimia di lingkungan udara, tanah, dan air; serta efek aktivitas

manusia terhadapnya (Anonim, 2013).

Kimia lingkungan adalah ilmu antardisiplin yang memasukkan

ilmu kimia atmosfer, akuatik, dan tanah, dan juga sangat bergantung

dengan kimia analitik, ilmu lingkungan, dan bidang-bidang ilmu

lainnya (Anonim, 2013).

Kimia lingkungan pertama kali mempelajari bagaimana cara

kerja lingkungan yang tak terkontaminasi, zat kimia apa dan berapa

konsentrasi yang ada secara alami, dan apa efeknya. Tanpa hal ini,

mustahil untuk mempelajari secara akurat efek manusia terhadap

lingkungan dengan pelepasan zat kimia (Anonim, 2013).

Kimiawan lingkungan menggunakan berbagai konsep kimia

dan ilmu lingkungan berbagai untuk membantu studi mereka tentang

apa yang terjadi pada spesies kimia dalam lingkungan. Konsep-konsep

umum yang penting dari kimia termasuk memahami reaksi, persamaan,

larutan, satuan, teknik pengambilan sampel, dan teknik analisis kimia

(Anonim, 2013).

2.1.2 Bidang Cakupan Kimia Lingkungan

Kimia lingkungan dapat diklasifikasikan menjadi beberapa

cabang, yaitu kimia akuatik, kimia atmosfer, kimia tanah, pencemaran

lingkungan, siklus biogeokimia, serta toksikologi kimia(Achmad,

2004).

Kimia akuatik merupakan ilmu yang berhubungan dengan air

sungai, danau, dan lautan, juga air tanah dan air permukaan, yang

meliputi distribusi dan sirkulasi dari bahan-bahan kimia dalam perairan

alami serta reaksi-reaksi kimia dalam air (Anonim, 2013).

Kimia atmosfer adalah cabang ilmu atmosfer yang mempelajari

kimia atmosfer bumi dan planet-planet lain. Contoh masalah yang telah

ditangani oleh kimia atmosfer termasuk hujan asam, smog fotokimia,

dan pemanasan global (Anonim, 2013).

Kimia tanah adalah cabang ilmu kimia lingkungan yang

menjelaskan tentang struktur tanah, kegunaan tanah, serta sifat-sifat

tanah (Achmad, 2004).

Siklus biogeokimia adalah cabang ilmu kimia lingkungan yang

mempelajari perjalanan atau aliran bahan-bahan kimia dalam ekosistem

global dalam bentuk siklus (Achmad, 2004).

2.2 Atmosfer

Atmosfer adalah lapisan gas yang melingkupi sebuah planet,

termasuk bumi, dari permukaan planet tersebut sampai jauh di luar angkasa.

Di Bumi, atmosfer terdapat dari ketinggian 0 km di atas permukaan tanah,

sampai dengan sekitar 560 km dari atas permukaan Bumi. Atmosfer tersusun

atas beberapa lapisan, yang dinamai menurut fenomena yang terjadi di lapisan

tersebut. Transisi antara lapisan yang satu dengan yang lain berlangsung

bertahap. Studi tentang atmosfer mula-mula dilakukan untuk memecahkan

masalah cuaca, fenomena pembiasan sinar matahari saat terbit dan tenggelam,

serta kelap-kelipnya bintang (Anonim, 2013).

Atmosfer merupakan selimut pelindung yang memelihara kehidupan

di bumi. Atmosfer merupakan sumber oksigen bagi pernafasan dan sumber

karbondioksida bagi reaksi fotosintesis. Sebagai komponen dasar dari siklus

hidrologi, atmosfer menjadi media transport air dari lautan ke daratan.

Atmosfer mempunyai fungsi sebagai pelindung utama kehidupan di bumi

karena dapat menyerap banyak sinar kosmik dari angkasa luar, selain itu

dapat menyerap radiasi elektromagentik dari sinar matahari. Atmosfer penting

dalam menjaga keseimbangan panas di bumi dengan kemampuannya untuk

menyerap radiasi infra merah yang datang dari matahari yang kemudian

dipancarkan kembali dalam bentuk radiasi infra merah (Achmad, 2004).

Di samping fungsi yang cukup banyak dari atmoser, di sisi lain

atmosfer menampung berbagai bahan pencemar yang dihasilkan terutama

oleh kegiatan manusia. Hal ini dapat menyebabkan kualitas atmosfer

menurun yang akhirnya akan memberikan dampak negatif bagi keseluruhan

makhluk hidup dan kemungkinan menyebabkan perubahan-perubahan sifat

atmosfer itu sendiri (Achmad, 2004).

Atmosfer merupakan campuran berbagai macam gas yang bersifat

homogen. Susunan utama dari udara kering adalah 78.09% nitrogen, 20.95%

oksigen, 0.93% gas-gas mulia, dan 0.03% karbon dioksida, serta beberapa gas

lainnya dalam jumlah sangat kecil (renik). Kelimpahan gas renik yang paling

banyak adalah metana (Achmad, 2004).

Atmosfer tidak mempunyai batas mendadak, tetapi agak menipis

lambat laun dengan menambah ketinggian, tidak ada batas pasti antara

atmosfer dan angkasa luar (Anonim, 2013).

Atmosfer bumi dibagi menjadi berbagai wilayah berbeda. Sistem

pembagian wilayah atmosfer yang paling umum digunakan didasarkan pada

perbedaan temperatur dengan ketinggian. Lapisan tersebut ialah troposfer

(ketinggian 0-16 km), stratosfer (16-50km), mesosfer (50-85 km), termosfer

(85-500 km), serta eksosfer (di atas 500 km) (Achmad, 2004).

Gambar 2.1

Lapisan-Lapisan Atmosfer

2.3 Reaksi Fotokimia

Reaksi-reaksi kimia membutuhkan energi dan radiasi cahaya

matahari dapat menyediakannya. Dalam reaksi kimia, cahaya merupakan

partikel-partikel yang disebut foton yang energinya tergantung pada panjang

gelombangnya yang dinyatakan dengan persamaan,

E = 1.196 x 105 kj/Einstein

di mana Einstein adalah bilangan Avogadro (6.023 x 1023) dari foton

(Achmad, 2004).

Reaksi-reaksi fotokimia meskipun pada keadaan tanpa katalis dapat

berlangsung pada suhu yang lebih rendah dibandingkan dengan reaksi

lainnya. Beberapa reaksi fotokimia yang dipengaruhi radiasi matahari

memegang peranan penting dalam menentukan sifat dan batas perjalanan zat-

zat kimia dalam atmosfer (Achmad, 2004).

Nitrogen dioksida (NO2) merupakan jenis senyawa kimia yang

secara fotokimia paling efektif dalam atmosfer tercemar, dan merupakan

komponen utama dalam proses pembentukan asbut. Suatu spesi seperti NO2

dapat mengabsorbsi cahaya dari energi hv dalam suatu reaksi yang

menghasilkan suatu molekul dengan sebuah elektron tereksitasi yang

dinyatakan dengan tanda * (Achmad, 2004).

NO2 + hv NO2*

Molekul-molekul dengan elektron tereksitasi adalah salah satu dari

tiga jenis spesi yang relatif reaktif dan tidak stabil yang jumlahnya sangat

banyak di atmosfer dan banyak berperan dalam proses-proses kimia atmosfer.

Dua jenis lainnya adlaah atom-atom atau fragmen-fragmen molekuler dengan

elektron tidak berpasangan, yang disebut radikal bebas, dan atom-atom

terionisasi atau fragmen-fragmen molekuler (Achmad, 2004).

2.4 Asbut

2.4.1 Pengertian Asbut

Asbut, istilah adaptasi dari bahasa Inggris smog (smoke and

fog), adalah kasus pencemaran udara berat yang bisa terjadi berhari-hari

hingga hitungan bulan. Di bawah keadaan cuaca yang menghalang

sirkulasi udara, asbut bisa menutupi suatu kawasan dalam waktu yang

lama. Perkataan "asbut" adalah singkatan dari "asap" dan "kabut",

walaupun pada perkembangan selanjutnya asbut tidak harus memiliki

salah satu komponen kabut atau asap. Asbut juga sering dikaitkan

dengan pencemaran udara. Asbut sendiri merupakan koloid jenis

aerosol padat dan aerosol cair (Anonim, 2012).

Asbut dapat mengurangi jarak pandang. Namun yang lebih

penting dari itu adalah, asbut merupakan ancaman serius bagi

kesehatan. Asbut terbentuk sebagai hasil dari tingginya konsentrasi

polutan yang terperangkap di dekat permukaan oleh inversi suhu.

Banyak dari komponen pembentuk asbuk yang tidak hanya

menyebabkan iritasi pernapasan, tetapi juga bersifat karsinogen

(Anonim, 2013).

Gambar 2.2

Asbut di Perkotaan

Terdapat dua jenis utama asbut. Asbut fotokimia, seperti kasus

di Los Angeles, dan asbut industri seperti di London.

1. Asap Kabut Fotokimia

Asap kabut jenis ini pada umumnya disebabkan oleh beberapa jenis

hasil pembakaran bahan kimia yang dikatalisasi oleh kehadiran

cahaya matahari. Asbut ini mengandung:

hasil oksidasi nitrogen, misalnya nitrogen dioksida

ozon troposferik

VOCs (volatile organic compounds)

peroxyacyl nitrat (PAN)

Asbut fotokimia biasanya terjadi di daerah-daerah industri atau

kota padat mobil yang menghasilkan emisi berat dan

terkonsentrasi. Tetapi asbut fotokimia tidak hanya menjadi masalah

di kota-kota industri, sebab bisa menyebar ke daerah non industri.

2. Asap Kabut Industri

Merupakan asbut yang terjadi di London setelah terjadinya revolusi

industri yang menghasilkan pencemaran besar-besaran dari

pembakaran batu bara. Pembakaran ini menghasilkan campuran

asap dan sulfur dioksida. (Anonim, 2012)

2.4.2 Proses Terbentuknya Asbut

Gambar 2.3

Diagram Pembentukan Asbut

Dari grafik tersebut, terlihat keterlibatan sistem NOx dan

produksi ozon. Penjelasannya adalah sebagai berikut:

Reaksi 1 : NO2 bereaksi dengan energi cahaya hv, membentuk NO

dan atom oksigen tunggal.

Reaksi 2 : oksigen tunggal bereaksi dengan molekul oksigen (O2),

dipengarungi katalis “M”, membentuk ozon (O3)

Reaksi 3 : ozon bereaksi dengan NO untuk membentuk lebih

banyak NO2 dan O2, produk-produk itni kembali terlbiat

dalam reaksi 1 dan 2, sehingga produksi ozon tetap

konstan

Reaksi 4 : ozon terdegradasi oleh energi cahaya, membentuk

oksigen tunggal dan molekul oksigen

Reaksi 5 : oksigen-oksigen tersebut beraksi dengan katalis untuk

kembali ke dalam bentuk oksigen tunggal

Reaksi 6 : sebagian oksigen tersebut bereaksi dengan air di

atmosfer, membentuk radikal hidroksil, OH

Reaksi 7 : karbon monoksida di atmosfer, bereaksi secara kuat

dengan radikal hidroksil membentuk karbon dioksida

dan radikal HO2

Reaksi 8 : radikal HO2 bereaksi dengan NO dari atmosfer,

membentuk lebih banyak NO2 dan radikal OH

Reaksi 9 : radikal hidroksil bereaksi dengan NO2 membentuk asam

nitrit yang akan membentuk hujan asam

(Anonim, 2013)

Terdapat banyak kondisi yang mempengaruhi pembentukan

asbut fotokimia, antara lain:

1. Sumber nitrogen oksida dan volatile organic compounds (VOC)

2. Waktu dalam sehari adalah faktor yang sangat penting dalam

jumlah keberadaan asbut fotokimia.

a. Di pagi hari ketika lalu lintas padat, emisi nitrogen

dioksida (NOx) dan Peroxyacetyl nitrat (PAN) meningkat

b. Lama-kelamaan, lalu lintas berkurang kepadatannya dan

nitrogen oksida serta VOC mulai berearksi membentuk

nitrogen dioksida dan meningkatkan konsentrasinya.

c. Selagi matahari bersinar makin terang, nitrogen dioksida

terpecah dan produk sampingannya meningkatkan

konsentrasi ozon.

d. Pada waktu yang sama, beberapa nitrogen dioksida dapat

bereaksi dengan VOC membentuk bahan kimia berbahaya

e. Selagi matahari mulai turun, produksi ozon berhenti. Ozon

yang tersisa di atmosfer dikonsumsi oleh beberapa reaksi

yang berbeda.

3. Beberapa faktor meterologi dapat mempengaruhi pembentukan

asbut fotokimia

a. Presipitasi (hujan) dapat menghilagnankan asbut fotokimia

karena hujan dapat membasuh polusi di udara

b. Angin dapat meniup pergi asbut fotokimia dan

menggantikannya dengan udara segar

c. Inversi suhu dapat meningkatkan keparahan asbut

fotokimia. Normalnya, pada siang hari udara dekat

permukaan panas dan bergerak naik ke atas, membawa

polusi ke ketinggian yang lebih tinggi. Namun, jika terjadi

inversi suhu, polutan dapat terperangkap dekat dengan

permukaan bumi.

4. Topografi juga merupakan faktor penting dalam mempengaruhi

tingkat keparahan asbut. Komunitas yang terletak di lembah lebih

mungkin untuk mengalami asbut fotokimia yang parah karena

perbukitan atau pegunungan yang mengelilinginya mengurangi

aliran angin, dan membuat konsentrasi polutan memiliki

kesempatan untuk meningkat (Anonim, 2013)

2.4.3 Dampak Asbut

Toksisitas akut NO2 sangat membahayakan kesehatan

manusia. Pengaruhnya terhadap kesehatan tergantung dari konsentrasi

NO2. Untuk menyebabkan inflamasi jaringan paru-paru periode 6

sampai 8 minggu. Setelah itu subyek normal kembali. Pada

konsentrasi 150-200 ppm NO2 menyebabkan bronchiolities fibrosa

obliterons, dan keadaan fatal akan terjadi dalam waktu 3 samapi 5

minggu setelah kejadian. Kematian biasanya terjadi 2 sampai 10 hari

setelah subyek terpapar 500 ppm NO2 atau lebih (Achmad, 2004).

Mesktipun kerusakan yang ekstensif terhadap tanaman terjadi

pada lahan yang terpapar NO2 cukup berat, kebanyakan dari

kerusakan ini kemungkinan datang dari produk-produk seunder dari

nitrogen oksida seperti PAN yang terbentuk dalam asbut. Pemaparan

terhadap daun dengan beberapa ppm NO2 menyebabkan bintik-bintik

pada tanaman dan merusak jaringan tanaman (Achmad, 2004).

2.4.4 Cara Penanggulangan Asbut

Solusi yang memungkinkan untuk masalah asbut fotokimia ini adalah

dengan membuat hukum emisi yang ketat di seluruh dunia. Banyak

negara yang telah mengesahkan hukum mengenai batas legal NOx,

karbon dioksida, dan sulfur dioksida. Solusi lain yang memungkinkan

adalah dengan membuat pembakaran yang lebih bersih untuk mobil-

mobil. Beberapa mobil telah dapat dioperasikan menggunakan

hidrogen, listrik, tenaga matahari, dan bahkan air. Masalahnya adlah

bahwa kendaraan-kendaraan ini tidak diproduksi secara massal

sehingga dunia masih bergantuk pada bensin atau diesel sebagai

sumber utama energi (Anonim, 2013).

BAB III

PENUTUP

1. Asbut merupakan polusi udara yang terbentuk dari reaksi fotokimia

nitrogen.

2. Asbut sangat berbahaya bagi kesehatan.

3. Tidak ada cara untuk mengurangi asbut di udara, namun terbentuknya

asbut dapat dicegah dengan mengurangi emisi.

DAFTAR PUSTAKA

Achmad, Rukaesih, Dr., Msi. 2004. Kimia Lingkungan. Yogjakarta : Penerbit

ANDI.

http://annisanovilia.blogspot.com/2012/05/asap-kabut-pengertian-asap-kabut-

asbut.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Asbut

http://id.wikipedia.org/wiki/Atmosfer

http://id.wikipedia.org/wiki/Kimia_atmosfer

http://id.wikipedia.org/wiki/Kimia_lingkungan

http://schoolworkhelper.net/photochemical-smog-history-summary/

http://www.shodor.org/Master/environmental/air/photochem/

smogapplication.html