Beberapa polutan udara yang biasa ditemukan di atmosfer perkotaan India adalah sebagai berikut:
Polutan udara diklasifikasikan sebagai primer atau sekunder berdasarkan karakteristiknya saat dipancarkan dan perubahan fisik/kimiawi yang dialaminya saat berada di atmosfer.
Sumber Gambar: abctechnolab.com/wp-content/uploads/2012/12/air-pollutant-abctechnolabs.jpg
Polutan yang dipancarkan ke atmosfer langsung dari sumber yang dapat diidentifikasi yang tetap tersebar di atmosfer dalam bentuk kimia yang sama seperti pada saat emisi dari sumber dikenal sebagai polutan primer.
Polutan yang mengalami perubahan kimiawi di atmosfer sebagai akibat reaksi antara dua atau lebih polutan disebut polutan sekunder. Polutan seperti sulfur dioksida, nitrogen dioksida, dan partikulat dikenal sebagai polutan primer sementara beberapa polutan udara lainnya dikategorikan sebagai polutan sekunder.
Biasanya, udara perkotaan lebih tercemar daripada udara pedesaan. Polutan rutin di udara perkotaan termasuk sulfur dioksida, nitrogen oksida dan partikel tersuspensi. Selain itu, ada ancaman berat dari berbagai racun udara lainnya seperti karbon monoksida, emisi partikulat kecil, timbal,
benzena, hidrokarbon aromatik poli siklik (PAH) dan ozon.
Gambaran singkat tentang berbagai polutan udara yang biasa ditemukan di atmosfer perkotaan diberikan di bawah ini:
1. Belerang dioksida (SO 2 ): Polutan Kritis:
Belerang dioksida dihasilkan dari sumber daya alam seperti penguraian belerang oleh bakteri di dalam tanah dari oksidasi hidrogen sulfida yang dihasilkan oleh pembusukan bahan organik, dari gunung berapi, dll. Sumber antropogenik dari emisi belerang dioksida muncul terutama dari pembakaran bahan bakar. karena jumlah jejak belerang anorganik dan organik yang terkandung dalam bahan bakar fosil dan bijih.
Sumber Gambar : upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/24/Trafficjamdelhi.jpg
Diperkirakan sekitar sepertiga emisi sulfur dioksida di atmosfer berasal dari aktivitas manusia, terutama pembakaran bahan bakar fosil. Jumlah sulfur dioksida yang signifikan dipancarkan oleh kilang minyak, mobil, pembangkit listrik tenaga panas, pabrik asam, peleburan, insinerator, dll.
Dari tahun 1960 hingga 1980, emisi sulfur dioksida dianggap sebagai polutan paling kritis oleh National Environmental Engineering Research Institute (NEERI) yang berbasis di Nagpur. Studi yang dilakukan oleh lembaga ini tentang kualitas udara selama dua dekade ini menunjukkan bahwa ini adalah hasil dari industrialisasi dan pertumbuhan transportasi perkotaan yang pesat.
Analisis data kualitas udara NEERI konsentrasi SO2 di banyak kota seperti Jaipur, Kanpur, Hyderabad, Chennai, Kochi, Kolkata, Nagpur dan Mumbai menunjukkan penurunan sejak tahun 1980. Hal ini terjadi karena bahan bakar gas cair (LPG) menggantikan kayu, batu bara dan minyak tanah sebagai bahan bakar memasak. Tapi Delhi dan Kochi menunjukkan signifikan dan peningkatan emisi S0 2 setelah tahun 1980 sebagian besar karena pesatnya pertumbuhan industri dan perkotaan.
2. Nitrogen Oksida (NO 2 ): Gas Pembunuh:
Umumnya dikenal sebagai jumlah oksida nitrat (NO) dan nitrogen dioksida (NO 2 ), itu adalah gas korosif coklat kemerahan. Knalpot mobil adalah salah satu sumber emisi NO 2 terbesar di udara ambien, karena terbentuk selama pembakaran sebagai hasil oksidasi nitrogen atmosfer dan nitrogen organik.
Sumber gambar: upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/aa/AlfedPalmersmokestacks.jpg
Konsentrasi nitrogen oksida yang signifikan dalam emisi gas terjadi dari emisi industri di mana asam nitrat diproduksi atau digunakan dalam reaksi kimia. Waktu tinggal NO2 di atmosfer adalah sekitar beberapa hari dan diambil dari atmosfer melalui pembentukan asam nitrat, nitrit atau nitrat dan melalui disosiasi keringnya.
NO 2 telah meningkat secara dramatis sejak tahun 1990. Konsentrasi NO2 yang tinggi menjadi perhatian utama polusi udara. Selain menjadi polutan dengan sendirinya, ia juga membantu pembentukan gas mematikan lainnya – ozon. Studi menunjukkan bahwa puncak N0 2 bertepatan dengan puncak lalu lintas.
Kecenderungan naik yang stabil dari level NO 2 tahunan di Mumbai, Delhi dan Chennai menunjukkan bahwa masalah ini akan berubah serius dalam waktu dekat. Menurut studi NEERI, kepadatan lalu lintas di tiga kota ini menyumbang 52-72 persen dari perkiraan total NO 2 pada tahun 1990.
Konsentrasi rata-rata tahunan NO 2 di Delhi terus meningkat dari 20µg/cum pada tahun 1987 menjadi 47 µg/cum pada tahun 1995. Namun, kenaikan tingkat maksimum—dari 47µg/cum pada tahun 1987 menjadi 324 µg/cum pada tahun 1995—adalah bahkan lebih mengkhawatirkan.
Meskipun konsentrasi rata-rata tahunan NO 2 di sebagian besar kota masih dalam batas toleransi, tingkat maksimum di beberapa kota jauh di atas batas yang diperbolehkan. Gajroala di Uttar Pradesh, Ludhiana, Jalandhar dan Patiala di Punjab, Parwanoo di Himachal, Kottayam di Kerala, Pondicherry, Mysore di Karnataka, Haora di Benggala Barat, Dhanbad, Sindri dan Jharia di Jharkhand, Ahmedabad, Surat, Vapi, Rajkot dan Ankleshwer di Gujarat, Nagda dan Jabalpur di Madhya Pradesh, Jaipur, Alwar dan Kota di Rajasthan adalah beberapa kota dan kota di mana konsentrasi N0 2 sudah jauh melampaui standar atau meningkat pesat. ‘
3. Materi Partikulat (P.М.):
Materi partikulat mengacu pada partikel padat atau cair dalam bentuk uap debu, kabut atau asap dan berasal baik oleh dispersi partikel dari pemecahan bahan curah padat atau kondensasi yang berasal, dibangun dari dimensi molekuler setelah pemanasan atau pendinginan.
Partikel memiliki beberapa sifat fisikokimia seperti ukuran, massa, volume, kecepatan pengendapan, aerodinamika kimia dan sifat optik. Sifat-sifat partikel ini memainkan peran penting dalam proses atmosfer. Ukuran, densitas, dan bentuk partikel sangat penting karena faktor-faktor ini tidak hanya memengaruhi laju pembersihannya dari lingkungan, tetapi juga pengaruhnya.
Ukuran partikel adalah salah satu karakteristik fisik terpenting dari partikel yang terbawa udara karena mengontrol waktu tinggal partikel di udara ambien. Ukuran partikel dapat bervariasi dari 0,002 µm, (mikron) hingga 500 µm (satu mikron sama dengan sepersejuta meter). Partikel yang lebih besar dari 50 µm dapat dilihat dengan mata telanjang. Dua jenis partikulat berikut dikenali tergantung pada ukurannya.
(i) Materi Partikel Tersuspensi (SPM):
Partikel dengan ukuran kurang dari 100 µт merupakan partikel yang sangat kecil dan cenderung tersuspensi di atmosfer dalam jangka waktu yang lama. Oleh karena itu, mereka dikenal sebagai partikel tersuspensi (SPM). Dengan kata lain, SPM dapat didefinisikan sebagai partikel padat dan cair di udara yang cukup kecil untuk tidak mengendap di permukaan bumi di bawah pengaruh gravitasi.
Kontributor utama SPM di udara ambien adalah debu dari berbagai sumber seperti kegiatan konduksi, lapangan terbuka, pertambangan, penghancur batu, dll. Dan dari sumber industri seperti pembangkit listrik tenaga panas dan peleburan.
(ii) Bahan Partikel Tersuspensi yang Dapat Dihirup (RSPM):
Partikulat Tersuspensi yang Dapat Dihirup (RSPM atau PM 10 ) adalah partikulat yang berdiameter kurang dari 10 µm (10 mm). Ini adalah partikel yang sangat kecil. Dengan demikian mereka dapat terhirup dan masuk jauh ke dalam saluran pernapasan dan sistem paru-paru manusia. Sumber RSPM antara lain debu jalan raya, debu angin dan debu dari proses pertanian, konstruksi dan pembakaran. Gambar 9.3 dan 9.4 menunjukkan konsentrasi rata-rata tahunan RSPM di kawasan pemukiman dan industri di kota-kota besar di India.
4. Karbon Monoksida (CO):
Pembakaran karbon yang tidak sempurna menghasilkan produksi karbon monoksida (CO). Sumber antropogenik CO adalah kendaraan bermotor, pembakaran batu bara, pembakaran bahan bakar minyak, proses industri, pembuangan limbah padat dan pembakaran sampah. Rasio udara-ke-bahan bakar pada kendaraan bermotor berdampak langsung pada emisi karbon monoksida. Pada rasio udara-ke-bahan bakar yang lebih rendah, emisi karbon monoksida meningkat karena pembakaran tidak sempurna dengan kandungan oksigen yang rendah.
Gambar milik: scmp.com/sites/default/files/styles/980w/public/2013/11/06/39106921.jpg
Di daerah perkotaan, konsentrasi karbon monoksida mengikuti pola diurnal, yang bergantung pada volume dan kecepatan lalu lintas. Umumnya konsentrasi CO mencapai maksimum pada pagi hari karena puncak lalu lintas pagi hari dan kemudian turun ke tingkat yang lebih tinggi pada siang hari. Puncak kedua konsentrasi CO2 biasanya diamati pada periode lalu lintas sore hari, dan menurun ke tingkat rendah pada malam hari.
Waktu tinggal CO di atmosfer sekitar tiga tahun. Sumber antropogenik karbon monoksida terus meningkat selama beberapa tahun terakhir di sebagian besar wilayah perkotaan.
5. Oksidan Fotokimia:
Ini terutama merupakan hasil dari reaksi sekunder di atmosfer dan tidak secara langsung dikaitkan dengan alam. Ozon adalah oksidan fotokimia utama dan pembentukannya biasanya dikaitkan dengan siklus fotolitik nitrogen dioksida. Ozon terbentuk melalui disosiasi nitrogen oksida (NO 2 ) oleh sinar matahari untuk menghasilkan atom oksigen, yang kemudian bereaksi dengan molekul oksigen untuk menghasilkan molekul ozon. Kehadiran hidrokarbon reaktif memungkinkan ozon terakumulasi pada tingkat yang lebih tinggi dari yang stabil.
Sumber Gambar : idw-online.de/pages/de/newsimage?id=180187&size=screen
Informasi penting faktor meteorologi dan transportasi ozon di troposfer bawah adalah tingkat stabilitas atmosfer, kecepatan dan arah angin, intensitas dan panjang gelombang sinar matahari dan kondisi cuaca sinoptik. Ozon yang dihasilkan di dekat sumber/area polutan dapat diangkut dalam jarak jauh. Hasil dari reaksi tersebut menghasilkan kabut fotokimia yang ditandai dengan kabut keabu-abuan selama periode polusi permukaan tanah yang sangat tinggi.
Peroxyacyl nitrate (PAN) adalah polutan fitotoksik yang menghalangi jarak pandang. PAN relatif stabil di troposfer atas dan dapat melakukan perjalanan jarak jauh. Saat bercampur dengan udara troposfer yang lebih rendah, PAN dapat terdisosiasi secara termal dan melepaskan NO 2 .
6. Organik di Udara Sekitar:
Hidrokarbon dan hidrokarbon aromatik polinuklir, Benzena dan senyawa organik yang mudah menguap adalah bahan organik utama di udara ambien.
(i) Hidrokarbon dan hidrokarbon aromatik polinuklir (PAH):
Komposisi hidrokarbon ambien termasuk hidrokarbon yang tidak terbakar dari bahan bakar seperti bensin, spesies yang terbentuk selama pembakaran dan hidrokarbon alami yang dipancarkan oleh tumbuh-tumbuhan.
Sumber Gambar : upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/41/Cloud_3.JPG
Sumber antropogenik utama hidrokarbon adalah bensin yang dibakar sebagian dari sumber kendaraan dan emisi interior. Penguapan bensin dan penguapan pelarut juga menyumbang emisi hidrokarbon. Sumber industri hidrokarbon termasuk fasilitas manufaktur kimia, kilang minyak bumi dan operasi metalurgi.
Hidrokarbon aromatik polinuklear (PAH) adalah homolog dari benzena. Sumber PAH adalah pembangkitan panas menggunakan batu bara, pembakaran sampah, kendaraan bermotor, industri seperti manufaktur baja dan kokas, serta manufaktur karbon hitam.
Waktu tinggal hidrokarbon di atmosfer sekitar tiga tahun. Banyak hidrokarbon teroksidasi dan beberapa diubah menjadi senyawa organik lain dengan adanya nitrogen oksida. Pada akhirnya hidrokarbon dapat diubah menjadi partikulat dan diambil dari atmosfer.
(ii) Benzena:
Benzena diproduksi selama distilasi minyak mentah dan membentuk komponen bensin yang signifikan. Kendaraan transportasi merupakan sumber utama emisi benzena. Sumber emisi benzena lainnya adalah manufaktur kimia, oven kokas, kilang minyak bumi, dll. Diperkirakan bahwa emisi benzena dari pengoperasian kendaraan bermotor cukup besar dan benzena terdiri dari sekitar 4% (b/b) emisi gas buang mobil dan sekitar 1% ( b/b) emisi evaporatif bahan bakar. Daerah perkotaan memiliki konsentrasi benzena yang lebih tinggi.
(iii) Senyawa Organik Volatile (VOC):
Senyawa organik yang mudah menguap dikenal bersama sebagai senyawa organik yang mudah menguap. Secara teknis, senyawa tersebut didefinisikan sebagai senyawa organik dengan tekanan uap 1300 pascal (sekitar 1% tekanan atmosfer di permukaan laut).
Senyawa ini dapat mencakup beberapa hidrokarbon aromatik dan termasuk dalam kategori umum karena perilaku fisiknya yang serupa di atmosfer. Senyawa organik yang mudah menguap muncul sebagai emisi evaporatif selama penanganan, penyimpanan dan penggunaan sebagai bagian dari hidrokarbon yang tidak terbakar atau sebagian terbakar bersama dengan gas buang dari kendaraan.
Senyawa organik yang mudah menguap (VOC) dipancarkan ke atmosfer dari transportasi, penggunaan pelarut industri dan untuk keperluan rumah tangga. Senyawa ini dipulung dengan kondensasi bersama dengan uap air, penyerapan pada permukaan atau partikel. Contoh luar biasa yang sama dari senyawa organik yang mudah menguap adalah aldehida, keton, asam organik, alkohol, furan, dll.
TABEL 9.2 Sumber Khas Beberapa Polutan Udara di Udara Sekitar:
|
SI. Tidak. |
Polutan udara |
Sumber Utama |
|
1. |
Belerang Dioksida (SO 2 ) |
Pembakaran bahan bakar, pembangkit listrik, proses industri, proses kimia, kendaraan diesel, pembuangan limbah padat, peleburan. |
|
2. |
Nitrogen Oksida (NO x ) |
Transportasi (jalan raya, kereta api, penumpang dan komersial), pembakaran bahan bakar, pembangkit listrik, boiler industri, proses kimia, insinerator limbah, peleburan. |
|
3. |
Materi Partikulat (SPM, RSPM-PM 10 , RSPM – PM2.5) |
Pembakaran bahan bakar, pembangkit listrik, kegiatan konstruksi, proses industri, knalpot kendaraan diesel, debu jalan yang tersuspensi, pembakaran sampah domestik, kayu domestik. |
|
4. |
Karbon Monoksida (CO) |
Transportasi, pembakaran, proses industri, pembuangan limbah padat, pembakaran sampah. |
|
5. |
Ozon (O 3 ) |
Polutan sekunder terbentuk selama reaksi fotokimia. |
|
6. |
Senyawa organik |
Transportasi, sumber pembakaran bahan bakar berbasis minyak, proses kimia, penggunaan pelarut, insinerator limbah, penguapan bahan bakar. |
|
Benzena |
Hasil pembakaran bensin, SPBU, proses kimia. |
|
|
Hidrokarbon aromatik polinuklear (PAH) |
Pembakaran bahan bakar, emisi industri. |
|
|
Senyawa organik yang mudah menguap (VOC) |
Transportasi, pelarut (terutama digunakan di sektor industri dan rumah tangga). |
|
|
7. |
Melacak logam |
Pembakaran bahan bakar, proses kimia, pengangkutan, produksi logam dan operasi penyelesaian, pembuatan produk. |
|
Timbal (Pb) |
Aditif timbal dalam bensin, partikel yang berasal dari tanah. |
|
|
Kadmium (Cd) |
Pembakaran bahan bakar, proses produksi logam, transportasi. |
7. Melacak Logam di Udara Sekitar:
Berbagai logam ditemukan di udara sekitar dalam konsentrasi jejak dan ultra jejak. Ini termasuk timbal, kadmium, seng, nikel, besi, kromium, dll. Secara singkat dijelaskan sebagai berikut:
Sumber Gambar : ualberta.ca/~shotyk/images/plum-dividing-lake-2008.jpg
Memimpin:
Tanah di udara adalah sumber utama timbal atmosfer. Proses peleburan dan pemurnian, serta pembakaran limbah yang mengandung timbal merupakan sumber utama timbal. Salah satu sumber timbal terpenting adalah pelepasan senyawa timbal dari kendaraan bermotor menggunakan bensin timbal yang mengandung timbal tetra-etil atau tetra-metil.
Diperkirakan sekitar 75% timbal dipancarkan ke atmosfer dalam bentuk partikel berukuran kurang dari 1 µm yang dapat bertahan lama di atmosfer. Sekitar 70-80% timbal yang ditambahkan ke bensin bertimbal untuk meningkatkan angka oktannya dibuang ke atmosfer. Sumber utama emisi timbal lainnya adalah pembakaran produk yang mengandung timbal seperti cat, baterai, plastik, pembakaran batu bara dan minyak.
Sumber kromium meliputi industri metalurgi dan kimia, produk yang menggunakan senyawa kromat, semen dan asbes. Sumber seng termasuk kilang seng, pembuatan kuningan, seng dan proses galvanisasi. Sumber kadmium antara lain industri logam yang bergerak di bidang ekstraksi, pemurnian, elektroplating dan pengelasan bahan kadmium.
Itu juga dipancarkan sebagai produk sampingan dari pemurnian renda seng dan tembaga. Diperkirakan sekitar 76% dari semua emisi kadmium antropogenik berasal dari industri logam non-besi. Sumber nikel meliputi pabrik metalurgi yang menggunakan nikel, mesin pembakaran bahan bakar yang mengandung aditif nikel, pembakaran batu bara dan minyak, fasilitas pelapisan nikel dan pembakaran produk nikel. Sumber besi di udara ambien termasuk pabrik besi dan baja, abu terbang dari pembakaran batu bara dan bahan bakar minyak, pembakaran sampah kota dan penggunaan batang las.
Polutan yang berbeda di udara ambien berasal dari sumber yang berbeda. Sebagian besar sumber polutan terkait dengan transportasi atau industri dan memiliki efek yang berbeda di berbagai bagian negara. Tabel 9.2 memberikan ringkasan singkat tentang sumber khas beberapa pencemar udara di udara ambien.
