Pencemaran Simulasi Dispersi Gas Karbon Monoksida (CO) dalam Gardu Tol menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD) Studi Kasus: Gerbang Tol Bogor

Tabel 1 Pencemaran udara dan dampak kesehatan Pencemar Dampak Partikulat timbal, nikel, arsen, karbon terutama yang berukuran 10 mikrometer ke bawah Meningkatkan risiko gangguan dan penyakit sistem pernapasan dan kardiovaskular. CO Mengganggu konsentrasi dan refleksi tubuh, menyebabkan kantuk dan dapat memperparah penyakit kardiovaskular akibat defisiensi oksigen. CO mengikat hemoglobin sehingga jumlah oksigen dalam darah berkurang. SO x Meningkatkan risiko penyakit paru-paru dan menimbulkan batuk pada pemajanan singkat dengan konsentrasi tinggi. NO x Meningkatkan total mortalitas, penyakit kardiovaskular, mortalitas pada bayi, serangan asma dan penyakit paru-paru kronis. Ozon Menimbulkan iritasi mata, meningkatkan gangguan pernapasan dan serangan asma, dan menurunkan daya tahan tubuh terhadap flu dan pneumonia Senyawa organik yang mudah menguap Menyebabkan iritasi mata, hidung dan tenggorkan; pada beberapa kasus menimbulkan pusing, mual dan kehilangan koordinasi; bersifat karsinogen terutama zat polycylic aromatic hydrocarbons PAH, benzena dan 1,3 butadiena. Sumber : Colville, Hutchinson, Mindell, and Warren 2001 aktivitas di dalam ruangan berdekatan dengan sumber pencemaran di jalan memiliki risiko kesehatan yang tinggi, baik yang menggunakan kendaraan berpendingin AC maupun tidak. Konsentrasi pencemar udara yang terhirup ketika subjek penelitian berada di jalan raya cukup tinggi. Konsentrasi pencemar udara PM 2.5 dan CO tersebut jauh melebihi rata-rata harian ambang batas baku mutu udara ambien nasional.

2.1.2 Pencemaran

Udara Akibat Kendaraan Bermotor Kendaraan bermotor merupakan salah satu sumber bergerak transportasi terhadap pencemaran udara. Penggunaan bahan bakar kendaraan bermotor baik berupa bahan bakar bensin ataupun solar akan menghasilkan gas buang yang terdiri dari CO 2 , CO, SO 2 , NO 2 , dan HC. Sebanyak 75 keberadaan karbon monoksida CO di udara berasal dari emisi kendaraan bermotor Hil 1984. Gas tersebut dihasilkan dari pembakaran yang tidak sempurna dari bahan bakar kendaraan bermotor dan dapat bertahan di udara hampir selama satu hingga tiga bulan. Beberapa perkiraan persentase zat pencemar lain yang dihasilkan oleh kendaraan bermotor dapat terlihat pada Tabel 2. Tabel 2 Perkiraan persentase komponen pencemar udara dari sumber pencemar transportasi di Indonesia Komponen Pencemar Persentase CO 71 NO x 9 SO x 1 HC 18 Partikel 1 Total 100 Sumber: Wardhana 1999 Gas pencemar udara yang kadarnya cukup tinggi di udara adalah SO 2 , NO 2 dan CO. Pencemar udara tersebut merupakan pencemar atau polutan primer dari kendaraan bermotor. Selanjutnya, polutan primer yang telah diemisikan oleh suatu sumber emisi akan mengalami berbagai reaksi fisik dan kimia Budiraharjo 1991. Perkiraan jumlah emisi zat pencemar yang dikeluarkan dari berbagai jenis kendaraan bermotor dapat terlihat pada Tabel 3. Tabel 3 Faktor emisi CO untuk berbagai jenis kendaraan dan bahan bakar Jenis Kendaraan CO grkm Mobil Gasoline 24 Diesel 5.2 Truk besarbis Diesel 2.5 Truk kecilbis Gasoline 41 Diesel 5.3 Motor 2-tak 17 4-tak 20 Sumber: US-EPA 2011 Menurut Direktorat Lalu-lintas dan Angkutan Jalan Raya, Direktorat Jenderal Perhubungan Darat DLLAJR 1998, jumlah gas buang yang diemisikan oleh kendaran ditentukan oleh kecepatan kendaraan, umur kendaraan dan perawatan kendaraan. Pemasangan anti pencemaran pada kendaraan bermotor dapat menurunkan emisi gas buang. Sementara emisi gas buang yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar dalam ruang bakar mesin sangat dipengaruhi oleh kualitas bahan bakar, teknologi kendaraan, penggunaan teknologi pengontrolan emisi, dan perawatan kendaraan Suhadi 2006. Berdasarkan Peraturan Daerah DKI Jakarta Nomor 2 Tahun 2005 tentang Pencemaran Udara dan Gas Buang Kendaraan Bermotor, segala jenis kendaraan bermotor baik motor, mobil atau angkutan umum harus melakukan uji emisi. Pada kendaraan berbahan bakar bensin, yang diperiksa adalah HC hidrokarbon dan CO karbon monoksida sesuai dengan perakitan mobil yang dibuat sebelum 2007 dan sesudah 2007, emisi HC maksimum 700 ppm dan CO sebesar 3. Sementara, mobil produksi setelah tahun 2007, HC maksimum 200 ppm dan CO sebesar 1.5 Pramantyo 2009. Komposisi gas buang yang dikeluarkan dari pembakaran bahan bakar bensin dan solar dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4 Komposisi gas buang dari kendaraan bermotor Jenis gas buang Bensin volume Solar volume CO 2 9 9 CO 4 0,1 NO x 0,06 0,04 SO 2 0,006 0,02 Sumber: Hartogenesis dalam Santosa 2005 Kendaraan bermotor biasanya menggunakan bahan bakar pencemar berupa bensin atau solar. Penggunaan solar sebagai bahan bakar mesin diesel menghasilkan gas buang dengan kandungan NO x , SO x , CO, hidrokarbon yang tidak terbakar UHC dan partikulat-partikulat serta asap hitam. Emisi partikulat yang dikeluarkan oleh mesin diesel sangat berbahaya dibandingkan dengan emisi yang dikeluarkan oleh masin berbahan bakar bensin. Namun jika dibandingkan dengan kendaraaan bensin, kendaraan diesel tidak banyak mengandung CO dan UHC. Di sisi lain, kadar NO 2 sangat rendah bila dibandingkan dengan NO. Sehingga komponen utama gas buang motor Diesel yang membahayakan adalah NO dan asap hitam Faiz, Weaver dan Walsh 1996. 2.1.3 Karakteristik Karbon Monoksida Sifat fisik gas karbon monoksida CO adalah gas yang tidak berbau, tidak berasa, dan pada suhu normal berbentuk gas yang tidak berwarna. Gas CO dihasilkan dari pembakaran tidak sempurna yang berasal dari minyak tanah, bensin, solar, batu bara atau kayu. Pembakaran tidak sempurna memang sangat mungkin terjadi. Secara teoritis hal tersebut terjadi karena kekurangan gas oksigen udara untuk proses pembakarannya. Senyawa CO mempunyai potensi racun yang berbahaya karena mampu membentuk ikatan yang kuat dengan pigmen darah yaitu hemoglobin. Di lingkungan, karbon monoksida dapat terbentuk secara alamiah, namun sumber utama dari gas tersebut adalah dari kegiatan manusia. Karbon monoksida yang berasal dari alam yaitu akibat kebakaran hutan, oksidasi metal di atmosfer, lautan, serta badai listrik alam. Sementara sumber CO buatan antara lain berasal dari kendaraan bermotor, terutama yang menggunakan bahan bakar bensin. Berdasarkan estimasi, Departemen Kesehatan 2003 mencatat jumlah CO dari sumber buatan diperkirakan mendekati 60 juta tontahun. Konsentrasi CO yang tinggi seringkali diperoleh dari gas buang kendaraan bermotor dan polusi dalam ruangan yang buruk. Pada pembakaran bahan bakar bermotor, seluruh penggunaan bahan bakar tidak diubah seluruhnya menjadi CO 2 dan H 2 O tetapi sebagian juga dilepaskan menjadi CO dan sebagian material partikulat karbon organic Brimblecombe 1986. Senyawa karbon monoksida CO memiliki daya distribusi yang luas dan merupakan jenis senyawa polutan yang jumlah emisinya terbesar di antara nilai emisi jenis senyawa polutan lainnya. Karbon dan oksigen dapat bergabung membentuk senyawa CO sebagai hasil pembakaran yang tidak sempurna, seperti terurai dalam reaksi berikut: 2C + O 2  2 CO Kadar CO di daerah perkotaan cukup bervariasi dan dipengaruhi oleh kepadatan kendaraan bermotor yang menggunakan bahan bakar bensin. Pada umumnya, kadar maksimum CO terjadi bersamaan dengan jam padat seperti pada pagi dan sore menjelang malam hari. Selain cuaca, variasi kadar CO juga tergantung pada topografi jalan dan bangunan sekitarnya. Paparan CO dari udara ambien dapat direfleksikan dalam bentuk kadar karboksihemoglobin HbCO dalam darah yang terbentuk dengan sangat perlahan karena membutuhkan waktu 4 hingga 12 jam untuk tercapainya keseimbangan antara kadar CO di udara dan HbCO dalam darah. Sehingga hal tersebut cenderung dinyatakan sebagai kadar paparan rata-rata dalam 8 jam Shah 1997. Karakteristik biologis yang paling penting dari CO adalah kemampuannya dalam berikatan dengan hemoglobin, pigmen sel darah merah yang mengangkut oksigen ke seluruh tubuh. Sifat ini menghasilkan pembentukan karboksi-hemoglobin HbCO yang 200 kali lebih stabil bila dibandingkan dengan oksihemoglobin HbO 2 . Penguraian HbCO yang relatif lebih lambat menyebabkan terhambatnya kerja molekul sel pigmen dalam membawa oksigen ke seluruh tubuh. Kondisi tersebut dapat berakibat fatal karena dapat menyebabkan keracunan. Selain itu, metabolisme otot dan fungsi enzim intra-seluler juga dapat terganggu dengan adanya ikatan CO yang stabil. Dampak keracunan CO sangat berbahaya bagi orang yang telah menderita gangguan pada otot jantung atau sirkulasi darah peripheral yang parah. Dampak dari CO bervariasi tergantung dari status kesehatan seseorang pada saat terpapar. Pada beberapa orang yang memiliki berat badan di atas normal dapat mentolerir paparan CO sampai kadar HbCO dalam darahnya mencapai 40 dalam waktu yang singkat. Tetapi seseorang yang menderita sakit jantung atau paru —paru akan menjadi lebih parah apabila kadar HbCO dalam darahnya sebesar 5-10 Departemen Kesehatan 2003.

2.1.4 Baku Mutu Udara Ambien