KIMIA LINGKUNGAN

1. KIMIA LINGKUNGAN Indriana lestari

2. PENDAHULUAN • Perkembangan teknologi dan industri berdampak positif atau negatif bagi kehidupan manusia. • Dampak positif: peningkatan kualitas dan kenyamanan hidup. • Dampak negatif: penurunan kualitas dan kenyamanan hidup  tidak diinginkan  karena menimbulkan masalah  kerusakan dan pencemaran lingkungan

3. KIMIA LINGKUNGAN • Lingkungan adalah kumpulan segala sesuatu yang membentuk kondisi dan akan mempengaruhi baik secara langsung maupun tidak langsung terhadap segala kehidupan yang ada di dalamnya. • Kimia Lingkungan adalah ilmu tentang sumber, reaksi, aliran, dan efek dari bahan-bahan kimia dalam air, tanah, udara di lingkungan hidup. • Kimia lingkungan adalah ilmu kimia yang mempelajari lingkungan hidup, peristiwa-peristiwa yang terjadi di dalamnya, dan bahan-bahan kimia yang ada ada lingkungan hidup.

4. PENCEMARAN LINGKUNGAN • Pencemaran lingkungan terjadi jika daur materi dalam lingkungan hidup mengalami perubahan, sehingga kesetimbangan dalam hal struktur maupun fungsinya terganggu. • Gangguan terjadi dari proses alam maupun perbuatan manusia. • Pencemaran Lingkungan adalah peristiwa penyebaran bahan kimia dengan kadar tertentu yang dapat merubah kesetimbangan daur materi, baik keadaan struktur maupun fungsinya sehingga mengganggu kesejahteraan manusia.

5. Mengapa Lingkungan dapat Tercemar ? Karena: • Kecepatan hilangnya senyawa tertentu dari lingkungan lebih besar daripada masuknya senyawa pengganti. • Rusaknya atau putusnya alur siklus biokimia. • Kecepatan masuknya senyawa ke dalam lingkungan lebih besar daripada kecepatan pengambilannya. • Masuknya senyawa yang tidak terdegadrasi ke dalam lingkungan.

6. BAHAN PENCEMAR Bahan kimia ada yang diperlukan untuk kehidupan dalam jumlah yang besar, sehingga jika kekurangan akan menimbulkan masalah. Ada juga yang keberadaannya harus dalam jumlah kecil untuk kehidupan dan bila berlebihan akan menimbulkan pencemaran. Bahan-bahan kimia yang keberadaannya dalam lingkungan dapat menyebabkan terganggunya kesejahteraan hidup manusia, hewan maupun tumbuhan disebut bahan pencemar.

7. Sumber-Sumber Bahan Pencemar: • Proses Alam: Pembusukan secara biologis, aktivitas gunung berapi, terbakarnya semak-semak. 2. Perbuatan/aktivitas manusia: Hasil samping dari aktivitas manusia seperti limbah dari kegiatan industri, penimbunan sampah, hasil pembakaran dari bahan bakar industri dan kendaraan bermotor, penggunaan desinfektan dan pestisida yang berlebihan, dll.

8. FAKTOR-FAKTOR DARI AKTIVITAS MANUSIA YANG MENYEBABKAN PENCEMARAN • Faktor Industrialisasi Kegiatan pertambangan, transportasi, penyulingan dan pengolahan bahan untuk menghasilkan energi maupun barang untuk kebutuhan manusia. Sisa-sisa buangan yang dihasilkan sebagai hasil sampingan selama proses-proses di atas (limbah). 2. Faktor Urbanisasi Pembukaan hutan untuk perkampungan, industri dan transportasi Penimbunan atau menumpuknya sisa-sisa buangan/sampah dan hasil samping proses di atas • Faktor Kepadatan Penduduk Meningkatnya kebutuhan tempat tinggal, pangan, kebutuhan energi, barang-barang konsumsi dan bahan-bahan untuk hidup. • Faktor Cara Hidup Penggunaan barang kebutuhan secara berlebihan, tuntutan kemewahan, dan pemborosan energi. • Faktor Perkembangan Ekonomi Meningkatnya penggunaan bahan sumber energi, seperti BBM, hasil hutan Meningkatnya sisa-sisa buangan sebagai hasil samping produksi barang-barang kepentingan pabrik  meningkatnya bahan pencemar

9. 3 JENIS PENCEMARAN Berdasarkan medium fisik lingkungan tempat tersebarnya bahan kimia, maka jenis pemcemaran dibagi 3, yaitu: • Pencemaran Udara • Pencemaran Air • Pencemaran Tanah

10. PENCEMARAN UDARA • Udara akan tercemar jika ada bahan-bahan/zat asing di dalam udara yang menyebabkan perubahan susunan/komposisi dari keadaan normalnya, melewati batas Nilai Ambang Batas yang diijinkan. • Sebagian besar bahan penyebab pencemaran udara adalah gas-gas beracun (90%) dan sisanya partikel-partikel zat padat. Gas-gas beracun dapat berasal dari pembakaran bahan bakar kendaraan (bahan bakar fosil), industri dan rumah tangga. Dari pembakaran juga dihasilkan partikel-partikel karbon dan timah hitam. Debu berterbangan yang ditiup angin, abu atau debu dan gas-gas vulkanik dari letusan gunung berapi

11. Komponen Pencemar Udara dan Dampak Pencemaran Udara • Karbon Monoksida. • Gas CO tidak berbau, tidak berwarna dan tidak berasa, titik didih -192 oC, tidak larut dalam air dan beratnya 95% dari berat udara. • Merupakan bahan pencemar paling banyak di udara, sifat racunnya 107 x sifat racun CO2. • Konsentrasi normal CO di udara ± 0,1 ppm, di kota dengan lalu lintas padat ± 10 – 15 ppm. • Dampak bagi manusia: gangguan kesehatan sampai kematian. CO bersifat racun metabolis, ikut bereaksi secara metabolis dengan hemoglobin (Hb) dalam darah, dimana ikatan COHb lebih kuat dari O2Hb  kekurangan oksigen. Reaksi : Hb + O2  O2Hb (Oksihemoglobin) Hb + CO  COHb (Karbohemoglobin) COHb 140 lebih stabil daripada O2Hb

12. Dampak bagi tumbuhan, kadar CO 200 ppm dengan waktu kontak 24 jam dapat mempengaruhi kemampuan fiksasi nitrogen oleh bakteri utamanya yang terdapat pada akar tumbuhan. • Sumber CO: • Pembakaran tidak sempurna 2 C + O2 2 CO • Hasil reaksi gas CO2 dengan karbon dalam proses industri CO2 + C  2 CO • Penguraian gas CO2 pada suhu tinggi 2 CO2 2 CO + O2

13. Tabel 1. Tabel pengaruh kadar CO terhadap dampaknya pada tubuh

14. Komponen Pencemar Udara dan Dampak Pencemaran Udara b. Oksida Nitrogen (NOx). • Oksida Nitrogen dalam bahan pencemar adalah NO dan NOx. • Gas NO tidak berbau, tidak berwarna. Sedangkan gas NO2 berbau menyengat, berwarna coklat kemerahan, toksisitas (sifat racun) 4 x NO. • Dampak bagi manusia: jika paru-paru terkena NO2 akan membengkak sehingga sulit bernapas sampai kematian. Konsentrasi NO yang tinggi menyebabkan kejang-kejang, bila keracunan berlanjut mengakibatkan kelumpuhan. Di udara NOx menimbulkan PAN (Peroxy Acetyl Nitrates)  iritasi mata. PAN + senyawa lain  kabut foto kimia (Photo Chemistry Smog). • Dampak bagi tumbuhan: menyebabkan bintik-bintik pada permukaan daun, bila konsentrasinya tinggi menyebabkan nekrosis (kerusakan jaringan daun)  fotosintesis terganggu. Konsentrasi NO 10 ppm dapat menurunkan kemampuan fotosintesis 60-70%

15. Komponen Pencemar Udara dan Dampak Pencemaran Udara c. Oksida Belerang (SOx). • Gas SO2 tidak berwarna tapi berbau tajam. • Berasal dari pembakaran bahan bakar fosil, terutama batu bara. Gas buang lebih banyak mengandung SO2 daripada SO3. Dengan oksigen dari udara SO2 SO3. Reaksi : S + O2  SO2 SO2 + ½ O2  SO3 Gas SO3 sangat reaktif, reaksi dengan uap air dari udara: SO2 + H2O  H2SO3 SO3 + H2O  H2SO4 Jika ikut terkondensasi di udara dan jatuh bersama air hujan menyebabkan hujan asam. • Dampak bagi manusia: SOx menimbulkan gangguan pernapasan. Jika SOx berubah menjadi asam maka akan menyerang selaput lendir pada hidung, tenggorokan dan saluran napas yang lain sampai ke paru-paru. Jika konsentrasi SO2 tinggi dan suhu rendah, pada paparan lama  peradangan pada selaput lendir diikuti kelumpuhan sistem pernapasan  kematian

16. Komponen Pencemar Udara dan Dampak Pencemaran Udara • Dampak pada benda-benda: SO2 bersifat korosif. Cat dan bangunan gedung berwarna menjadi kusam kehitaman karena PbO pada cat bereaksi dengan SOx menghasilkan PbS. Jembatan menjadi rapuh karena percepatan pengkaratan. Pb  menyebabkan kerusakan otak

17. Komponen Pencemar Udara dan Dampak Pencemaran Udara d. Hidrokarbon • Cairan hidrokarbon membentuk kabut minyak (droplet) • Padatan hidrokarbon akan membentuk asap pekat dan menggumpal menjadi debu/partikel. • Hidrokarbon bereaksi dengan NO2 dan O2 PAN. Campuran PAN dengan gas CO dan O3 disebut kabut foto kimia yang dapat merusak tanaman  daun menjadi pucat karena selnya mati • Senyawa hidrokarbon, metan dihasilkan dari penguraian senyawa organik oleh bakteri anaerob yang terjadi dalam air, dalam tanah dan dalam sedimen yang masuk ke dalam lapisan atmosfer. 2 (CH2O)n  CO2 + CH4 sumber metana yang terbesar yang disebabkan oleh manusia adalah peternakan. Pada limbah PKS juga mengandung metan. Apabila gas metana tingkat tinggi mengurangi kadar oksigen di dalam atmosfer di bawah 19,5% maka akan menyebabkan sesak nafas. Kadar yang bertambah juga dapat menyebabkan kebakaran tingkat tinggi dan ledakan apabila bercampur dengan udara. Kontribusi GHG (Green House Glass)

18. Komponen Pencemar Udara dan Dampak Pencemaran Udara e. Partikulat. Partikel padatan (debu) yang masuk/mengendap dalam paru-paru dapat menimbulkan penyakit saluran pernapasan, antara lain: • Silikosis, akibat debu silika bebas SiO2 biasanya pada daerah industri baja, keramik, beton, bengkel besi (gerinda/mengikir), penambangan bijih besi, timah putih, batubara. • Asbestosis, akibat debu/serat asbes (campuran silikat), pabrik asbes, atap asbes. • Bisinos, akibat debu/serat kapas terjadi di industri pemintalan kapas/tekstil, pembuatan kasur atau jok kursi. • Antrakosis, akibat dari debu batubara, terjadi di penambangan batubara, kendaraan berbahan bakar batubara. • Berilosis, akibat debu logam berilium yang dapat berupa logam murni, oksida, sulfat atau halogenasi

19. PENANGGULANGAN • Menggunakan bahan bakar beremisi rendah. • Menyaring limbah asap industri. • Penghijauan (paru-paru kota) • Reboisasi

20. PENCEMARAN AIR • Air di alam mengalami siklus yang teratur: air  uap  hujan • Air di alam terdapat dalam bentuk air hujan, sungai/mata air, mineral dan laut. • Pencemaran air adalah peristiwa masuknya zat, unsur atau komponen lainnya ke dalam air sehingga kualitas air terganggu sampai tingkat tertentu yang menyebabkan air tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya.

21. KARAKTERISTIK AIR BERSIH • Secara umum: air yang aman dan sehat yang bisa dikonsumsi manusia. • Secara fisik: jernih/tidak berwarna, tidak berasa dan berbau. • Secara kimia: pH netral, tidak mengandung logam berbahaya, parameter BOD, COD, DO, TS, TSS dan konduktivity memenuhi aturan setempat. • Secara biologi: tidak mengandung bakteri patogen (E. Coli)

22. Komponen Pencemar Air a. Bahan Organik. • Baik yang mengalami penguraian oleh mikroorganisme ataupun tidak. Limbah bahan organik yang dapat didegradasi oleh mikroorganisme  mikroorganisme bertambah dan bakteri patogen juga bertambah  berkurangnya jumlah oksigen terlarut  dibutuhkan untuk pembusukan. Jika oksigen sedikit  ikan mati. • Sabun merupakan senyawa garam dari asam lemak tinggi. Sabun larut dalam air dan bersifat surfaktan (menurunkan tegangan permukaan air), dan terurai menjadi ion. Dengan adanya minyak, lemak, dan bahan organik tidak larut dalam air maka sabun mengemulsi bahan-bahan tersebut. Begitu sabun masuk ke dalam buangan air, langsung terendapkan sebagai garam Ca dan Mg. • Bahan Anorganik Berupa limbah yang tidak dapat membusuk dan sulit didegradasi oleh mikroorganisme  jumlah ion logam dalam air meningkat (Pb, As, Cd, Hg, Cr, Ni, Ca, Mg, Co).

23. Ion Ca dan Mg menyebabkan air sadah yang mengakibatkan korosi pada plat besi, pada peralatan proses seperti tangki, boiler dan pipa-pipa penyalur. • Endapan Sedimen Meliputi buangan padatan/butiran. Pengendapan buangan padat akan menutupi permukaan dasar air, menghalangi fotosintesis dan menutupi sumber makanan dan telur ikan  jml ikan berkurang Pelarutan bahan buangan padatan menyebabkan perubahan warna  pekat  mengurangi penetrasi sinar matahari  fotosintesis terganggu  jumlah oksigen dalam air berkurang  mempengaruhi biota air. • Lain-lain Minyak (tumpahan minyak bumi) yang tidak larut dalam air akan mengapung dan menutupi permukaan air  menghalangi difusi oksigen dari udara ke air, menghalangi sinar matahari  fotosintesis terganggu  oksigen dalam air berkurang.

24. Pestisida  bersifat racun dan sulit terdegradasi  pestisida terkadang dicampur dengan senyawa minyak bumi  permukaan air tertutup minyak  oksigen dan sinar matahari sulit masuk dalam air  ................ • Zart Radioaktif  merusak sel tubuh dan genetik (kemandulan, kematian, leukimia)

25. Dampak Pencemaran Air • Air tidak dapat dimanfaatkan lagi untuk keperluan rumah tangga, pertanian maupun industri. • Rantai makanan dalam air terganggu akibat menurunnya kadar oksigen dalam air • Pemakaian detergen, pupuk mengandung fosfat dan nitrat dalam air ditunjukkan  gulma air (ganggang dan enceng gondok)  mati  pembusukan  membutuhkan oksigen  mengganggu biota air. • Air menjadi penyebab timbulnya penyakit, baik oleh bakteri patogen maupun ion logam. Keracunan Co  Co dalam tubuh 150 ppm akan merusak jaringan gondok. Keracunan Co menyebabkan gagal jantung, tekanan darah tinggi, sesak napas. Karacunan Hg  bayi lahir cacat, sakit kepala, sukar menelan, penglihatan kabur, gusi membengkak disertai diare, sampai kematian. Keracunan insektisida  pusing, mual, kerusakan hati dan ginjal. Akumulasi dalam waktu lama menyebabkan kangker kulit, paru-paru dan hati. Insektisida bersifat karsinogenik.

26. PENANGGULANGAN • Air tidak dapat dimanfaatkan lagi untuk keperluan rumah tangga, pertanian maupun industri. • Rantai makanan dalam air terganggu akibat menurunnya kadar oksigen dalam air • Pemakaian detergen, pupuk mengandung fosfat dan nitrat dalam air ditunjukkan  gulma air (ganggang dan enceng gondok)  mati  pembusukan  membutuhkan oksigen  mengganggu biota air. • Air menjadi penyebab timbulnya penyakit, baik oleh bakteri patogen maupun ion logam. Keracunan Co  Co dalam tubuh 150 ppm akan merusak jaringan gondok. Keracunan Co menyebabkan gagal jantung, tekanan darah tinggi, sesak napas. Karacunan Hg  bayi lahir cacat, sakit kepala, sukar menelan, penglihatan kabur, gusi membengkak disertai diare, sampai kematian. Keracunan insektisida  pusing, mual, kerusakan hati dan ginjal. Akumulasi dlam waktu lama menyebabkan kangker kulit, paru-paru dan hati. Insektisida bersifat karsinogenik.

27. BOD dan COD  Angka BOD adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh bakteri untuk menguraikan (mengoksidasikan) hampir semua zat organis yang terlarut dan sebagian zat organis yang tersuspensi dalam air. Pemeriksaan BOD diperlukan untuk menentukan beban pencemaran akibat air buangan penduduk atau industri, dan untuk mendisain sistem pengolahan biologis bagi air yang tercemar tersebut. Penguraian zat organis adalah peristiwa alamiah. Apabila sesuatu badan air dicemari oleh zat organis, bakteri dapat menghabiskan oksigen terlarut dalam air selama proses oksidasi tersebut yang bisa mengakibatkan kematian ikan. Keadaan menjadi anaerobik dan dapat menimbulkan bau busuk pada air.

28. BOD dan COD COD atau Chemical Oxygen Demand adalah jumlah oksigen yang diperlukan untuk mengurai seluruh bahan organik yang terkandung dalam air (Boyd, 1990).  Hal ini karena bahan organik yang ada sengaja diurai secara kimia dengan menggunakan oksidator kuat kalium bikromat pada kondisi asam dan panas dengan katalisator perak sulfat (Boyd, 1990; Metcalf & Eddy, 1991), sehingga segala macam bahan organik, baik yang mudah urai maupun yang kompleks dan sulit urai, akan teroksidasi. Dengan demikian, selisih nilai antara COD dan BOD memberikan gambaran besarnya bahan organik yang sulit urai yang ada di perairan.  Bisa saja nilai BOD sama dengan COD, tetapi BOD tidak bias lebih besar dari COD.  Jadi COD menggambarkan jumlah total bahan organik yang ada. Dari hasil tes yang biasa didapat, jumlah COD selalu lebih besar dibanding dengan jumlah BOD, karena tes COD memperhitungkan semua unsur kimia dalam air yang membutuhkan oksigen untuk proses oksidasi, maka BOD hanya memperhitungkan kebutuhan bakteri (organismehidup) saja.

29. PENCEMARAN TANAH • Pencemaran tanah memiliki hubungan yang erat baik dengan pencemaran udara maupun dengan pencemaran air. • Bahan pencemar yang terdapat dari udara larut dan terbawa air hujan  jatuh ke tanah. • Bahan pencemar yang terdapat dalam air di permukaan tanah  masuk ke tanah. • Pencemaran tanah adalah peristiwa masuknya bahan asing baik organik maupaun anorganik yang berada di permukaan tanah yang menyebabkan tanah menjadi rusak dan tidak dapat memberikan daya dukung bagi kehidupan manusia, baik pertanian, peternakan, kehutanan dan pemukiman.

30. PENYEBAB Faktor Internal, yaitu peristiwa alam sperti letusan gunung berapi, pasir, batu, bahan vulkanik yang menutupi tanah. Faktor Eksternal, yaitu akibat dari aktivitas manusia, seperti penggunaan pupuk buatan, pestisida, herbisida berlebihan.

31. DAMPAK PENCEMARAN TANAH • Dampak langsung  bau, merusak pandangan, kotor dan kumuh • Cr, pestisida, herbisida  karsinogenik • Timbal  kerusakan otak dan ginjal • Pelarut yang mengandung klorin  merangsang perubahan hati dan ginjal serta penurunan sistem saraf pusat. • DDT  menyebabkan rapuhnya cangkang telur pada burung, meningkatnya tingkat kematian anakan.

32. PENANGGULANGAN • Remediasi : kegiatan membersihkan permukaan tanah tercemar • 2 Jenis remediasi yaitu in-situ (on-site) dan ex-situ (off-site). on-site  pembersihan di lokasi, terdiri dari pembersihan – injeksi – bioremediasi (proses pembersihan tanah menggunakan mikroorganisme jamur dan bakteri) off-site  mahal dan rumit, dengan cara memindahkan tanah ke bak/ tangki kedap, kemudian diolah ke instalasi pengolahan.