AirEnvironment: Karakteristik dan Dampak TSP, PM 2.5, dan PM10

1. Total Suspended Particulate (TSP)

A. KARAKTERISTIK PENCEMAR TSP

Masalah pencemaran udara yang disebabkan oleh partikel padat TSP (Total Suspended Particulate atau total partikel melayang) dengan diameter maksimum sekitar 45 mm, partikel PM10 (particulate matter) dengan diameter kurang dari 10 mm dan PM2,5 dengan diameter kurang dari 2,5 mm. Partikel-partikel tersebut diyakini oleh para pakar lingkungan dan kesehatan masyarakat sebagai pemicu timbulnya infeksi saluran pernapasan, karena partikel padat PM10 dan PM2,5 dapat mengendap pada saluran pernapasan daerah bronki dan alveoli, sedang TSP tidak dapat terhirup ke dalam paru, tetapi hanya sampai pada bagian saluran pernapasan atas.

Partikulat debu melayang (Suspended Particulate Matter/SPM) merupakan campuran yang sangat rumit dari berbagai senyawaorganik dan anorganik yang terbesar di udara dengan diameter yang sangat kecil, mulai dari < 1 mikron sampai denganmaksimal 500 mikron. Partikulat debu tersebut akan berada di udara dalam waktu yang relatif lama dalam keadaan melayanglayangdi udara dan masuk kedalam tubuh manusia melalui saluran pernafasan. Selain dapat berpengaruh negatif terhadapkesehatan, partikel debu juga dapat mengganggu daya tembus pandang mata dan juga mengadakan berbagai reaksi kimia diudara. Partikel debu SPM pada umumnya mengandung berbagai senyawa kimia yang berbeda, dengan berbagai ukuran danbentuk yang berbada pula, tergantung dari mana sumber emisinya.

Karena Komposisi partikulat debu udara yang rumit, dan pentingnya ukuran partikulat dalam menentukan pajanan, banyak istilah yang digunakan untuk menyatakan partikulat debu di udara. Beberapa istilah digunakan dengan mengacu pada metode pengambilan sampel udara seperti : Suspended Particulate Matter (SPM), Total Suspended Particulate (TSP), dan balack smake. Istilah lainnya lagi lebih mengacu pada tempat di saluran pernafasan dimana partikulat debu dapat mengedap, seperti inhalable/thoracic particulate yang terutama mengedap disaluran pernafasan bagian bawah, yaitu dibawah pangkal tenggorokan (larynx). Istilah lainnya yang juga digunakan adalah PM-10 (partikulat debu dengan ukuran diameter aerodinamik <10 mikron), yang mengacu pada unsur fisiologi maupun metode pengambilan sampel.

SUMBER

Secara alamiah, partikulat dapat dihasilkan dari debu tanah kering yang terbawa oleh angin, proses vulkanis yang berasal dari letusan gunung berapi, uap air laut. Partikulat juga dihasilkan dari pembakaran yang tidak sempurna dari bahan bakar yang mengandung senyawa karbon murni atau bercampur dengan gas-gas organik, seperti halnya penggunaan mesin diesel yang tidak terpelihara dengan baik dan pembakaran batu bara yang tidak sempurna sehingga terbentuk aerosol kompleks dari butir-butiran tar. Jika dibandingkan dengan pembakaraan batu bara, pembakaran minyak dan gas pada umunya menghasilkan partikulat dalam jumlah yang lebih sedikit. Emisi partikulat tergantung pada aktivitas manusia, terutama dari pembakaran bahan bakar fosil, seperti transportasi kendaraan bermotor, industri berupa proses (penggilingan dan penyemprotan) dan bahan bakar industri, dan sumber-sumber non industri, misalnya pembakaran sampah baik domestik ataupun komersial. (Yusra, 2010)

KONSETRASI ALAMIAH

Berdasarkan Peraturan Pemerintah RI No. 41 tahun 1999 tentang pengendalian pencemaran udara, baku mutu udara ambien nasional selama 24 jam untuk TSP sebesar 230 mg/m3.

KONSENTRASI MENIMBULKAN DAMPAK

Tingkat bahaya tidaknya partikel udara di suatu tempat dapat diketahui dengan menyetarakan hasil penentuan konsentrasi partikel pada penelitian terhadap Indeks Standar Pencemar Udara (ISPU) menurut Keputusan Kepala BAPEDAL no. Kep – 107 / KABAPEDAL / 11 / 1997. Kategori ISPU untuk parameter partikulat udara dan efeknya terhadap kesehatan masing-masing dapat dilihat pada Tabel 1.2 dan Tabel 1.2

B. DAMPAK PENCEMAR

1. Kesehatan Manusia

Inhalasi merupakan satu-satunya rute parjanan yang menjadi perhatian dalam hubungannya dengan dampak terhadap kesehatan. Walau demikian ada juga beberapa senyawa lain yang melekat bergabung pada partikulat, seperti timah hitam (Pb) dan senyawa beracun lainnya, yang dapat memajan tubuh melalui rute lain.

Pengaruh partikulat debu bentuk padat maupun cair yang berada di udara sangat tergantung kepada ukurannya. Ukuran partikulat debu bentuk padat maupun cair yang berada diudara sangat tergantung kepada ukurannya. Ukuran partikulat debu yang membahayakan kesehatan umumnya berkisar antara 0,1 mikron sampai dengan 10 mikron. Pada umunya ukuran partikulat debu sekitar 5 mikron merupakan partikulat udara yang dapat langsung masuk kedalam paru-paru dan mengendap di alveoli. Keadaan ini bukan berarti bahwa ukuran partikulat yang lebih besar dari 5 mikron tidak berbahaya, karena partikulat yang lebih besar dapat mengganggu saluran pernafasan bagian atas dan menyebabkan iritasi. Keadaan ini akan lebih bertambah parah apabila terjadi reaksi sinergistik dengan gas SO2 yang terdapat di udara juga.

Selain itu partikulat debu yang melayang dan berterbangan dibawa angin akan menyebabkan iritasi pada mata dan dapat menghalangi daya tembus pandang mata (Visibility) Adanya ceceran logam beracun yang terdapat dalam partikulat debu di udara merupakan bahaya yang terbesar bagi kesehatan. Pada umumnya udara yang tercemar hanya mengandung logam berbahaya sekitar 0,01% sampai 3% dari seluruh partikulat debu di udara Akan tetapi logam tersebut dapat bersifat akumulatif dan kemungkinan dapat terjadi reaksi sinergistik pada jaringan tubuh, Selain itu diketahui pula bahwa logam yang terkandung di udara yang dihirup mempunyai pengaruh yang lebih besar dibandingkan dengan dosis sama yang berasal dari makanan atau air minum. Oleh karena itu kadar logam di udara yang terikat pada partikulat patut mendapat perhatian .

2. Ekosistem dan Lingkungan

Keberadaan partikulat di udara dapat mereduksi radiasi matahari dan meningkatkan kemungkinan presipitasi. Partikulat yang terdapat di atmosfer berpengaruh terhadap jumlah dan jenis radiasi sinar matahari yang dapat mencapai permukaan bumi. Pengaruh ini disebabkan oleh penyebaran dan absorbsi sinar oleh partikulat. Salah satu pengaruh utama adalah penurunan visibilitas. Sinar yang melalui objek ke pengamat akan diabsorbsi dan disebarkan oleh partikulat sebelum mencapai pengamat, sehingga intensitas yang diterima dari objek dan dari latar belakangnya akan berkurang. Akibatnya perbedaan antara kedua intensitas intensitas sinar tersebut hilang sehingga keduanya (objek dan latar belakang) menjadi kurang kontras atau kabur. Penurunan visibilitas ini dapat membahayakan, misalnya pada waktu mengendarai kendaraan atau kapal terbang. Jumlah polutan partikulat bervariasi dengan manusia atau iklim. Pada musim gugur dan salju, sistem pemanas didalam rumah-rumah dan gedung meningkat sehingga dibutuhkan tenaga yang lebih tinggi yang mengakibatkan terbentuknya lebih banyak partikulat.

Iklim dapat dipengaruhi oleh polusi partikulat dalam dua cara. Partikulat di dalam atmosfer dapat mempengaruhi pembentukan awan, hujan dan salju dengan cara berfungsi sebagai inti dimana air dapat mengalami kondensasi. Selain itu penurunan jumlah radiasi solar yang mencapai permukaan bumi karena adanya partikulat dapat mengalami kondensasi. Selain itu penurunan jumlah radiasi solar yang mencapai permukaan bumi karena adanya partikulat dapat mengganggu keseimbangan panas pada atmosfer bumi. Suhu atmosfer bumi ternyata menurun sedikit sejak tahun 1940, meskipun pada beberapa abad terakhir ini terjadi kenaikan kandungan CO2 di atmosfer yang seharusnya mengakibatkan kenaikan suhu atmosfer. Peningkatan refleksi radiasi solar oleh partikulat mungkin berperan dalam penurunan suhu atmosfer tersebut. (BPLHD Jabar, 2009)

3. Hewan

Partikulat yang mengandung fluorida dapat menyebabkan beberapa kerusakan tanaman. Selain itu partikulat yang mengandung magnesium oksida dan jatuh pada tanah pertanian juga menghasilkan pertumbuhan tanaman yang buruk. Kesehatan hewan mungkin menurun ketika hewan memakan tanaman yang ditutupi oleh partikulat beracun tersebut. Senyawa beracun tersebut dapat diserap ke dalam jaringan tanaman atau mungkin tetap sebagai kontaminan di permukaan tanaman. Fluorosis pada hewan telah dikaitkan dengan mengonsumsi vegetasi yang ditutupi dengan partikulat yang mengandung fluorida. Sapi dan domba juga mengalami keracunan, yaitu keracunan arsen karena mengonsumsi vegetasi yang terkontaminasi partikulat yang mengandung arsen. (Wark and Warner, 1981)

Penjelasan di atas juga didukung oleh BPLHD Jabar (2009) yang menyebutkan bahwa bahaya yang ditimbulkan bagi hewan berasal dari pengumpulan partikulat pada tanaman yang kemungkinan mengandung komponen kimia yang berbahaya, tepatnya hewan yang memakan tanaman tersebut.

4. Tumbuhan

Lapisan debu partikulat pada permukaan daun dapat menutupi stomata daun. Gas dan uap air keluar-masuk struktur daun melalui stomata. Akibatnya transport gas , uap air ke dalam struktur daun terganggu. Partikulat yang melapisi permukaan daun juga menyebabkan kemampuan fotosintesis daun menurun. Sehingga akan mempengaruhi tingkat pertumbuhan vegetasi. Tanda-tanda kerusakan daun akibat pencemaran udara seperti necrosis , chlorosis dan bercak pada permukaan daun.

5. Material

Partikulat-partikulat yang terdapat di udara dapat mengakibatkan berbagai kerusakan padaberbagai bahan. Jenis dan tingkat kerusakan yang dihasilkan oleh partikulat dipengaruhi oleh komposisi kimia dansifat fisik partikulat tersebut. Kerusakan pasif terjadi jika partikulat menempel atau mengendap pada bahan-bahan yang terbuat dari tanah sehingga harus sering dibersihkan. Proses pembersihan sering mengakibatkan cacat pada permukaan benda-benda dari tanah tersebut. Kerusakan kimia pada material dapat pula terjadi jika partikulat yang menempel bersifat korosif atau partikulat tersebut membawa komponen lain yang juga bersifat korosif.

Logam biasanya tahan terhadap korosi di dalam udara kering atau di udara bersih yang hanya mengandung sedikit air. Partikulat dapat merangsang korosi, terutama dengan adanya komponen yang mengandung partikel hidroskopik atau sulfur. Fungsi partikulat dalam merangsang kecepatan korosi adalah karena partikulat dapat berungsi sebagai inti dimana uap air dapat mengalami kondensasi, sehingga gas yang diserap oleh partikulat akan terlarut di dalam droplet air yang terbentuk.

2. Particulate Matter (PM _2,5)

A. KARAKTERISTIK PENCEMAR (PM _2,5)

PM (particulate matter) atau partikulat adalah suatu istilah untuk partikel padatan maupun cair di udara. Partikel berasal dari berbagai sumber baik bergerak maupun stasioner sehingga sifat kimia dan fisika partikel sangat bervariasi. Partikel-partikel ini memiliki berbagai ukuran dan bentuk serta dapat tersusun dari ratusan bahan kimia yang berbeda. Partikel primer adalah partikulat yang diemisikan langsung dari sumber, seperti : lokasi konstruksi, jalan beraspal, ladang, cerobong asap, dan kebakaran. Partikel sekunder terbentuk melalui reaksi substansi kimia di atmosfer seperti sulfur dioksida dan nitrogen oksida yang dipancarkan dari pembangkit listrik, industri, dan kendaraan bermotor.

PM2,5 terdiri dari berbagai kombinasi senyawa sulfat, senyawa nitrat, senyawa karbon, amonium, ion hidrogen, senyawa organik, logam (Pb, Cd, V, Ni , Cu, Zn, Mn, dan Fe), dan partikel terikat air. Sumber utama PM 2.5 adalah pembakaran bahan bakar fosil, pembakaran vegetasi, serta peleburan dan pengolahan logam. Masa PM2,5 di atmosfer adalah dari hari sampai minggu dan rentang jarak perjalanan dari 100 sampai 1000 km.

Pada tahun 1971, United States EPA (Environmental Protection Agency) mendirikan NAAQS (National Ambient Air Quality Standard). Standar partikulat yang terdahulu adalah TSP (Total Suspended Particulate). Standar ini diganti pada tahun 1987 dengan partikel yang berukuran kurang dari 10 μm diameter aerodinamis (PM10). ditentukan konsentrasi rata-rata tahunan 50μg/m3 dan maksimum 24-jam sebesar 150μg/m3, berdasarkan nilai tertinggi selama 3 tahun periode. Pada tahun 1997, setelah meninjau penelitian ilmiah, EPA menyimpulkan bahwa partikel dengan diameter aerodinamis kurang dari 2,5 m (PM2.5) memiliki hubungan yang lebih besar dengan mortalitas dan morbiditas dari PM10. EPA menentukan PM2,5 tahunan standar pada konsentrasi 15 μg/m3 dan PM2,5 selama 24 jam pada tingkat 65 μg / m3.

Inhalasi merupakan satu-satunya rute pajanan yang menjadi perhatian dalam hubungannya dengan dampak terhadap kesehatan. Walau demikian ada juga beberapa senyawa lain yang melekat bergabung pada partikulat, seperti timah hitam (Pb) dan senyawa beracun lainnya, yang dapat memajan tubuh melalui rute lain. Pengaruh partikulat debu bentuk padat maupun cair yang berada di udara sangat tergantung kepada ukurannya. Ukuran partikulat debu bentuk padat maupun cair yang berada diudara sangat tergantung kepada ukurannya. Ukuran partikulat debu yang membahayakan kesehatan umumnya berkisar antara 0,1 mikron sampai dengan 10 mikron. Pada umunya ukuran partikulat debu sekitar 5 mikron merupakan partikulat udara yang dapat langsung masuk kedalam paru-paru dan mengendap di alveoli. Keadaan ini bukan berarti bahwa ukuran partikulat yang lebih besar dari 5 mikron tidak berbahaya, karena partikulat yang lebih besar dapat mengganggu saluran pernafasan bagian atas dan menyebabkan iritasi. Keadaan ini akan lebih bertambah parah apabila terjadi reaksi sinergistik dengan gas SO2 yang terdapat di udara juga.

Ada lima mekanisme yang mempengaruhi deposisi partikel di dalam saluran pernafasan. Mekanisme utama yaitu pengendapan secara gravitasi, impaction dan difusi Brownian. Mekanisme lainnya yaitu gaya tarik elektrostatis dan intersepsi. Ada beberapa faktor yang juga mempengaruhi deposisi partikulat, yaitu cara bernafas, aktivitas fisik, usia, radang paru-paru, dan kondisi ambien (peningkatan temperature dan kehadiran polutan lain).

SUMBER

Sumber PM2.5 dari aktivitas manusia lebih banyak berpengaruh daripada sumber-sumber alami, yang membuat sebuah kontribusi kecil untuk konsentrasi total, terutama emisi dari kendaraan di jalanan. Selain itu dari proses kegiatan industri juga banyak menghasilkan partikulat dari hasil pembakaran maupun penggunaan bahan bakar. Emisi partikel PM2.5 dapat juga dibentuk dari reaksi kimia gas seperti sulfur dioksida (SO2) dan nitrogen oksida (NOx: oksida nitrat, tidak ditambah nitrogen dioksida, NO2); ini disebut partikel sekunder.

KONSENTRASI

Konsentrasi alamiah maupun konsentrasi yang dapat menimbulkan dampak terhadap lingkungan sekitar dapat ditinjau dari baku mutu udara. Pada tabel berikut merupakan baku mutu udara ambien nasional.

Tabel 1.1 Baku Mutu Udara Ambien Nasional

Sumber: [1]

Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. 45 Tahun 1997

B. DAMPAK ENCEMAR

1. Kesehatan Manusia

Beberapa studi epidemiologi menunjukkan keterkaitan PM10 dan khususnya PM2,5 dengan beberapa permasalahan kesehatan. Ukuran partikulat sangat kecil sehingga mampu mencapai bagian terdalam paru-paru dan bahkan sampai beredar dalam aliran darah. Beberapa gangguan kesehatan akibat terhirupnya particulate matter yaitu :

a. Gangguan pernafasan kronis (bronchitis)

b. ISPA (Infeksi Saluran Pernafasan Akut)

c. Asma

d. Penurunan fungsi paru-paru

e. Kanker paru-paru

f. Kematian dinI

Selain mengganggu sistem pernafasan, paparan PM2,5 juga menyebabkan iritasi pada mata. Orang berusia lanjut, anak-anak, dan orang yang memiliki gangguan pernafasan adalah kelompok manusia yang paling sensitive terhadap paparan partikulat.

2. Ekosistem dan Lingkungan

Partikel halus (PM2,5) adalah penyebab utama berkurangnya jarak pandang manusia. Tidak hanya manusia yang akan mengalami gangguan pernafasan dan penglihatan, jika konsentrasi partikulat di ambien melebihi ambang batas, hewan pun akan mengalami hal yang sama.

3. Tumbuhan

Paparan partikulat terhadap tumbuhan memberikan dampakpada beberapa organ tumbuhan. Partikulat dengan pH > 9 menyebabkan kerusakan jaringan pada daun tempatnya terdeposisi. Partikulat yang terdeposisi di permukaan daun menghalangi sinar matahari yang dibutuhkan oleh daun untuk melakukan fotosintesis. Difusi gas dari daun ke udara pun terganggu akibat menempelnya partikulat. Deposisi partikulat di permukaan tanah mengakibatkan perubahan pH tanah yang secara tidak langsung berdampak buruk terhadap tumbuhan dan organisme di dalam tanah lainnya.

4. Material

Partikulat di atmosfer dapat juga mengotori dan merusak material. Deposisi partikulat pada bangunan akan mengotori dan mengurangi estetika bangunan

3. Particulate Matter (PM₁₀)

A. KARAKTERISTIK PENCEMAR PM₁₀

Partikulat adalah padatan atau liquid di udara dalam bentuk asap, debu dan uap, yang dapat tinggal di atmosfer dalam waktu yang lama. Di samping mengganggu estetika, partikulat juga memberikan dampak buruk terhadap kesehatan. PM₁₀merupakan salah satu pencemar udara primer. Menurut WHO, besarnya ukuran partikulat debu yang dapat masuk ke dalam saluran pernapasan manusia adalah yang berukuran 0,1 µm sampai dengan kurang dari 10 µm dan berada sebagai suspended particulate matter yang dikenal dengan nama PM₁₀.

Toksisitas dari partikel inhalable tergantung dari komposisinya. Partikel yang terhirup (inhalable) juga dapat merupakan partikulat sekunder, yaitu partikel yang terbentuk di atmosfer dari gas-gas hasil pembakaran yang mengalami reaksi fisik-kimia di atmosfer, misalnya partikel sulfat dan nitrat yang terbentuk dari gas SO2 dan NOx.

B. DAMPAK PENCEMAR

1. Kesehatan Manusia

PM₁₀dapat terhisap ke ke dalam sistem pernafasan manusia dan menyebabkan penyakit gangguan pernafasan dan kerusakan paru-paru. Partikel yang terhisap ke dalam sistem pernafasan akan disisihkan tergantung dari diameternya. Partikel berukuran besar akan tertahan pada saluran pernafasan atas, sedangkan partikel kecil (inhalable) akan masuk ke paru-paru dan bertahan di dalam tubuh dalam waktu yang lama.

PM₁₀ diketahui dapat meningkatkan angka kematian yang disebabkan oleh penyakit jantung dan pernafasan. pada konsentrasi 140 µg/m3 dapat menurunkan fungsi paru-paru pada anak-anak, sementara pada konsentrasi 350 µg/m3 dapat memperparah kondisi penderita bronkhitis. Partikulat juga merupakan sumber utama haze (kabut asap) yang menurunkan visibilitas.

2. Ekosistem dan Lingkungan

Partikulat seperti PM₁₀dapat mencemari lingkungan yang mengakibatkan visibilitas atau jarak pandang menjadi menurun.

3. Hewan

Dampak partikulat pada hewan pada dasarnya sama seperti dampak yang ditimbulkan pada manusia.Efek toksik yang dapat ditimbulkan pada hewan yaitu penurunan fungsi paru-paru, terhalangnya saluran pernapasan, rusaknya alveoli, dan efek lainnya. Pemaparan partikulat pada tikus di laboratorium menyebabkan tikus percobaan tersebut menderita kanker paru-paru.

4. Tumbuhan

Pada tanaman, partikulat debu PM₁₀ jika bergabung dengan uap air atau air hujan gerimis akan membentuk kerak yang tebal pada permukaan daun, dan tidak dapat tercuci dengan air hujan kecuali dengan menggosoknya. Lapisan kerak tersebut akan mengganggu proses fotosintesis pada tanaman karena menghambat masuknya sinar matahari dan mencegah pertukaran CO2 dengan atmosfer. Akibatnya petumbuhan tanaman menjadi terganggu.

5. Material

Pada material , PM₁₀dapat menyebabkan beberapa dampak negatif yaitu :

1. Menyebabkan logam berkarat

2. Merusak struktur tanah dan kendaraan bermotor

3. Mengurangi nilai estetika bangunan. Dalam hal ini, proses pembersihan dari

debu seperti mngecat ulang dan hal lainnya akan memebutuhkan biaya yang

cukup besar.

Tabel 1.2 Kategori ISPU Menurut NAAQS dan US EPA