rangkuman kabut fotokimia

KABUT FOTOKIMIA

Pada umumnya, kabut terbentuk ketika udara yang jenuh akan uap air didinginkan di bawah titik bekunya. Jika udara berada di atas daerah perindustrian, udara itu mungkin juga mengandung asap yang bercampur kabut membentuk kabut berasap. Di kota-kota besar, asap pembuangan mobil dan polutan lainnya mengandung hidrokarbon dan oksida-oksida nitrogen yang diubah menjadi kabut berasap fotokimia oleh sinar matahari. Ozon dapat terbentuk di dalam kabut berasap ini menambah racun lainnya di dalam udara. Kabut berasap ini mengiritasi mata dan merusak paru-paru, seperti hujan asam. Menurut istilah yang diakui secara internasional, kabut adalah embun yang mengganggu penglihatan hingga kurang dari 1 km. Kabut akan hilang ketika suhu udara meningkat dan kemampuan udara menahan uap air bertambah.

Asap kabut fotokimia (Photochemical smog) merupakan campuran kompleks dari berbagai pencemar yang terbentuk karena reaksi-reaksi kimia yang terjadi dengan adanya sinar matahari. Asap kabut fotokimia disebabkan oleh beberapa senyawa polutan dari beberapa sumber yang merupakan aktivitas manusia sehari-hari. Senyawa-senyawa berbahaya tersebut antara lain : Nitrogen Oksida (NO₂ dan NO), Hidrokarbon (CH), Karbon Monoksida (CO), dll. Gas-gas tersebut selanjutnya akan mengalami reaksi fotokimia yaitu reaksi yang terjadi akibat adanya foton (cahaya). Reaksi fotokimia ini menghasilkan polutan sekunder yang mengandung gas NO₂ dan ozon (O₃) yang akhirnya membentuk smog(smoke (asap) and fog (kabut)).

Jenis Bahan Pencemar Udara

Ada beberapa bahan pencemar udara yang sering ditemukan di kota-kota. Dilihat dari ciri fisik, bahan pencemar dapat berupa :

a. Partikel (debu, aerosol, timah hitam)

b. Gas (karbon monoksida / CO, sulfur oksida / SO_x, hidrokarbon, nitrogen oksida / NO_x, H₂S dan oksidant ozon dan PAN)

c. Energi (suhu dan kebisingan)

                        Beberapa proses pembentukan kabut fotokimia tersebut antara lain:

ü Nitrogen Oksida (NOx)

Pencemaran NOx terutama berasal dari gas buang hasil pembakaran generator pembangkit listrik atau pembakaran fosil. Apabila di lingkungan yang lembab, oksida nitrogen dapat membentuk asam nitrat yang bersifat korosif.

Secara umum reaksi NOx adalah sebagai berikut:

N₂ +O₂ →  2NO

2NO + O₂ → 2NO₂

Keberadaan NOx di udara dapat dipengaruhi oleh sinar matahari yang mengikuti Daur reaksi fotolitik NO₂.

Reaksi sebagai berikut :

NO₂ + sinar matahari   →  NO + O

O + O₂    →  O₃ (ozon)

O₃ + NO → NO₂ + O₂

ü Karbon Monoksida (CO)

Proses pembentukan karbon monoksida antara lain:

1.      Pembakaran bahan bakar fosil dengan udara

Pembakaran bahan bakar fosil dengan harga ER (equivalent Ratio) > 1,  dimana  bahan  bakar  yang  digunakan  lebih  banyak  dari udara dapat memungkinkan terjadinya gas CO :

C + O₂   → 2 CO

Kalau jumlah udara lebih banyak akan terjadi reaksi selanjutnya :

  CO + 0,5 O₂ → CO₂

Reaksi pembentukan CO lebih cepat dibanding reaksi pembentukan CO₂, sehingga hasil pembakaran lebih mungkin terjadi gas CO.

2.      Pada suhu tinggi terjadi reaksi antara gas CO₂ dengan C

Pada suhu tinggi terjadi pemicu reaksi antara CO₂ dengan C pada reaksi sebagai berikut :

CO₂  + C → 2CO

3.      Pada suhu tinggi, gas CO2 dapat terurai kembali menjadi CO

Reaksi pembakaran yang menghasilkan panas dan suhu tinggi akan mempercepat penguraian CO₂ menjadi CO dan O₂ :

CO₂  →  CO + 0,5 O₂

Semakin tinggi suhu reaksi akan semakin mempercepat terjadinya disosiasi CO₂.

Berikut proses pencemaran kabut fotokimia dengan udara :

Reaksi 1 : NO₂ + sinar matahari → NO + O

 NO₂ bereaksi dengan energi cahaya hv, membentuk NO dan atom oksigen tunggal.

	katalis

 

Reaksi 2 : O + O₂    →      O₃

Oksigen tunggal bereaksi dengan molekul oksigen (O₂), dipengarungi katalis “M”, membentuk ozon (O₃).

Reaksi 3 :  O₃ + NO →  NO₂ + O₂

Ozon bereaksi dengan NO untuk membentuk lebih banyak NO₂ dan O₂, produk produk ini kembali terlibat dalam reaksi 1 dan 2, sehingga produksi ozon tetap konstan. Disini akan terbentuk kabut fotokimia.

Reaksi 4 : O₃ + energi cahaya → O + O₂

Ozon terdegradasi oleh energi cahaya, membentuk oksigen tunggal dan molekul oksigen.

katalis

 

Reaksi 5 :  O₂     →    O + O

Oksigen-oksigen tersebut beraksi dengan katalis untuk kembali ke dalam bentuk oksigen tunggal.

Reaksi 6 : O + H₂O →  2*OH

Sebagian oksigen tersebut bereaksi dengan air di atmosfer, membentuk radikal hidroksil, OH.

Reaksi 7 : *OH + CO →  CO₂ + HO₂

Karbon monoksida di atmosfer, bereaksi secara kuat dengan radikal hidroksil membentuk karbon dioksida dan radikal HO₂

Reaksi 8 : HO₂ + NO → NO₂ + *OH

Radikal HO₂ bereaksi dengan NO dari atmosfer, membentuk lebih banyak NO₂ dan radikal OH.

Reaksi 9 : NO₂ + *OH → HNO₃

Radikal hidroksil bereaksi dengan NO₂ membentuk asam nitrat yang akan membentuk hujan asam yang merupakan salah satu efek dari kabut fotokimia.

Dampak bahaya senyawa pencemar :

a.    Nitrogen Oksida (NOx)

Organ tubuh yang paling peka terhadap pencemaran gas NO₂ adalah paru-paru. Paru-Paru yang terkontaminasi gas NO₂ akan membengkak sehingga penderita sulit bernafas dan dapat menyebabkan kematian. Konsentrasi NO yang tinggi mengakibatkan kejang-kejang, bila keracunan berlanjut mengakibatkan kelumpuhan. NO akan lebih berbahaya jika teroksidasi menjadi NO₂.

Pencemaran NOx tidak hanya mengganggu manusia, tetapi juga mencemari tanaman dan hewan. Pengaruh gas NOx pada tanaman antara lain timbulnya bintik-bintik pada daun. Pada konsentrasi tinggi menyebabkan kerusakan jaringan pada daun (nekrosis).

Konsentrasi NO sebanyak 10 ppm dapat menurunkan kemampuan fotosisntesis tanaman sampai 60-70%.

b.   Hidrokarbon (C_xH_y)

Jumlah hidrokarbon di udara dalam jumlah kecil tidak terlalu toxic. Namun dalam jumlah besar, sifat toxic meningkat karena berinteraksi dengan gas lainya membentuk ikatan baru yakni PAH (Polycyclic Aromatic Hydrocarbon). PAH bersifat karsinogenik yang merangsang terbentuknya sel-sel kanker apabila terhisap paru-paru.

Dalam keadan uap, hidrokarbon dapat menyebabkan iritasi pada membran mukosa, apabila terhisap ke paru-paru akan menimbulkan luka di bagian dalam yang menimbulkan infeksi.

            Tabel 1.4 Dampak pencemaran hidrokarbon

Senyawa Hidrokarbon	Konsentrasi (ppm)	Pengaruhnya dalam tubuh
Benzena	100	Iritasi pada mukosa
	3000	Lemas (0,5-1 jam)
	7500	Paralysys (0,5-1 jam)
	20000	Kematian (5-10 menit)
Toluena	200	Pusing, lemah, pandangan kabur setelah 8 jam
	600	Gangguan syaraf hingga kematian

c.    Karbon Monoksida (CO)

Gas CO tidak berbau dan tidak berwarna. Pada keadaan normal konsentrasinya di udara ± 0,1 ppm, dan di kota dengan lalu lintas padat ± 10 - 15 ppm. Dampak pencemaran oleh gas CO antara lain:

· Bagi manusia dampak CO dapat menyebabkan gangguan kesehatan sampai kematian, karena CO bersifat racun metabolis, ikut bereaksi secara metabolis dengan hemoglobin dalam darah (Hb) :

Hb + O₂ à O₂Hb (oksihemoglobin)

Hb + CO à COHb (karboksihemoglobin)

COHb 140 kali lebih stabil daripada O₂Hb.

Tabel 1.5 Dampak pencemaran Karbon Monoksida

Kadar CO	Waktu kontak	Dampak pada tubuh
≤ 100 ppm	sebentar	Dianggap aman
± 30 ppm	8 jam	Menimbulkan pusing dan mual
±1000 ppm	1 jam	Pusing dan kulit berubah kemerah-merahan
± 1300 ppm	1 jam	Kulit jadi merah tua dan rasa pusing yang hebat
> 1300 ppm	1 jam	Lebih hebat hingga kematian