Udara .1 Pengertian Udara Pengaruh NO

23

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Udara 2.1.1 Pengertian Udara Berdasarkan teori Kristanto 2002, udara dapat diartikan sebagai suatu campuran gas yang terdapat pada lapisan yang mengelilingi bumi. Komposisi gas tersebut tidak selalu konstan. Komponen yang konsentrasinya paling bervariasi adalah air dalam bentuk uap H 2 O dan karbon dioksida CO 2 . Jumlah uap air yang terdapat di udara bervariasi tergantung dari cuaca dan suhu. Menurut Wardhana 2004, udara merupakan campuran beberapa macam gas yang perbandingannya tidak tetap, tergantung pada keadaan suhu udara, tekanan udara dan lingkungan sekitarnya. Udara adalah atmosfer yang berada di sekeliling bumi yang fungsinya sangat penting bagi kehidupan di dunia ini. Dalam udara terdapat oksigen O 2 untuk bernapas, karbon dioksida untuk proses fotosintesis oleh klorofil daun dan ozon O 3 untuk menahan sinar ultraviolet. Udara merupakan zat yang paling penting setelah air dalam memberikan kehidupan di permukaan bumi. Selain memberikan oksigen, udara juga berfungsi sebagai alat penghantar suara dan bunyi-bunyian, pendingin benda-benda yang panas, dan dapat menjadi media penyebaran penyakit pada manusia. Udara merupakan campuran mekanis dari bermacam-macam gas. Komposisi normal udara terdiri atas gas nitrogen 78,1, oksigen 20,93, dan karbon dioksida 0,03, sementara selebihnya merupakan gas argon, neon, kripton, xenon, dan helium. Udara juga Universitas Sumatera Utara 24 mengandung uap air, debu, bakteri, spora, dan sisa tumbuh-tumbuhan Chandra, 2007. 2.2 Pencemaran Udara 2.2.1 Pengertian Pencemaran Udara Menurut Peraturan Pemerintah Nomor 41 Tahun 1999, pencemaran udara adalah masuknya atau dimasukkannya zat energi dari komponen lain ke dalam udara oleh kegiatan manusia, sehingga mutu udara turun sampai tingkat tertentu yang menyebabkan udara ambientidak dapat memenuhi fungsinya. Berdasarkan teori Wardhana 2004, pencemaran udara dapat diartikan sebagai adanya bahan-bahan atau zat-zat asing di dalam udara yang menyebabkan perubahan susunan komposisi udara dari keadaan normalnya. Kehadiran bahan atau zat asing di udara dalam jumlah tertentu serta berada di udara dalam waktu yang cukup lama, akan dapat mengganggu kehidupan manusia, hewan, dan binatang.

2.2.2 Penyebab Pencemaran Udara

Menurut teori Wardhana 2004, secara umum penyebab pencemaran udara ada 2 macam, yaitu: a. Karena faktor internal secara alamiah, contoh: 1. Debu yang beterbangan akibat tiupan angin 2. Abu debu yang dikeluarkan dari letusan gunung berapi yang disertai dengan gas-gas vulkanik 3. Proses pembusukan sampah organik b. Karena faktor eksternal karena ulah manusia, contoh: 1. Hasil pembakaran bahan bakar fosil Universitas Sumatera Utara 25 2. Debuserbuk dari kegiatan industri 3. Pemakaian zat-zat kimia yang disemprotkan ke udara

2.2.3 Klasifikasi Bahan Pencemar Udara

Menurut teori Mukono 2008, bahan pencemar udara polutan dapat dibagimenjadi dua bagian, yaitu: 1. Polutan Primer Polutan primer adalah polutan yang dikeluarkan langsung dari sumber tertentu, dapat berupa: a. Polutan gas, terdiri dari: 1. Senyawa karbon, yaitu hidrokarbon, hidrokarbon teroksigenasi, dan karbon dioksida CO 2 . 2. Senyawa sulfur, yaitu sulfur oksida. 3. Senyawa nitrogen, yaitu nitrogen oksida dan amoniak. 4. Senyawa halogen, yaitu fluor, klorin, hidrogen klorida, hidrokarbon terklorinasi, dan bromin. Penyebab terjadinya pencemaran lingkungan di atmosfer biasanya berasal dari sumber keadaan bermotor dan atau industri. Bahan pencemar yang dikeluarkan antara lain adalah gas NO 2 , SO 2 , SO 3 , ozon, CO, HC, dan partikel debu. Gas NO 2 , SO 2 , HC, dan CO dapat dihasilkan oleh pembakaran dari mesin yang menggunakan bahan bakar yang berasal dari bahan fosil. b. Partikel Partikel dalam atmosfer mempunyai karakteristik yang spesifik, dapat berupa zat padat maupun suspensi aerosol cair di atmosfer. Bahan partikel tersebut Universitas Sumatera Utara 26 dapat berasal dariproses kondensasi, proses dispersi misalnya proses menyemprotspraying maupun proses erosi bahan tertentu. Asap smoke seringkali dipakai untuk menujukkan campuran bahan partikulat particulate matter, uap fumes, gas, dan kabut mist. Adapun yang dimaksud dengan: 1. Asap, adalah partikel karbon yang sangat halus sering disebut sebagai jelaga dan merupakan hasil dari pembakaran yang tidak sempurna. 2. Debu, adalah partikel padat yang dapat dihasilkan oleh manusia atau alam dan merupakan hasil dari proses pemecahan suatu bahan. 3. Uap, adalah partikel padat yang merupakan hasil dari proses sublimasi, distilasi atau reaksi kimia. 4. Kabut, adalah partikel cair dari reaksi kimia dan kondensasi uap air. Berdasarkan ukuran, secara garis besar partikel dapat berupa: a. Partikel debu kasar coarse particlel, jika diameternya 10 mikron. b. Partikel debu, uap, dan asap, jika diameternya antara 1-10 mikron. c. Aerosol, jika diameternya 1 mikron. 2. Polutan Sekunder Polutan sekunder biasanya terjadi karena reaksi dari dua atau lebih bahan kimia di udara, misalnya reaksi fotokimia. Sebagai contoh adalah disosiasi NO 2 yang menghasilkan NO dan O radikal. Proses kecepatan dan arah reaksinya dipengaruhi oleh berbagai faktor, antara lain: a. Konsentrasi relatif dari bahan reaktan b. Derajat fotoaktivasi Universitas Sumatera Utara 27 c. Kondisi iklim d. Topografi lokal dan adanya embun Polutan sekunder ini mempunyai sifat fisik dan sifat kimia yang tidak stabil. Termasuk dalam polutan sekunder ini adalah ozon, Peroxy Acyl Nitrat PAN, dan formaldehid.

2.2.4 Sumber Pencemaran Udara

Berdasarkan teori yang dikemukakan oleh Chandra 2007, sumber-sumber pencemaran udara dapat dibagi dalam dua kelompok besar, yaitu: a. Sumber pencemaran alamiah, yang berasal dari proses atau kegiatan alam. Contoh: kebakaran hutan, kegiatan gunung berapi, dan sebagainya. b. Sumber pencemaran buatan, yang diakibatkan oleh kegiatan manusia. Contoh: 1. Sisa pembakaran bahan bakar minyak oleh kendaraan bermotor berupa gas CO, CO 2 , NO, karbon, hidrokarbon, aldehide, dan Pb. 2. Limbah industri kimia: metalurgi, tambang, pupuk, dan minyak bumi. 3. Sisa pembakaran dari gas alam, batubara, dan minyak, seperti asap, debu, dan sulfurdioksida. 4. Lain-lain, seperti pembakaran sisa pertanian, hutan, sampah, dan limbah reaktor nuklir.

2.2.5 Jenis-jenis Pencemar Udara

Menurut teori Kristanto 2002, berdasarkan asal dan kelanjutan perkembangannya di udara, pencemar udara dapat dibedakan menjadi: a. Pencemar Udara Primer Universitas Sumatera Utara 28 Pencemar udara primer yaitu semua pencemar di udara yang ada dalam bentuk yang hampir tidak berubah, sama seperti pada saat dibebaskan dari sumbernya sebagai hasil dari suatu proses tertentu. Pencemar udara primer, yang mencakup 90 dari jumlah pencemar seluruhnya, umumnya berasal dari sumber-sumber yang diakibatkan oleh aktivitas manusia, seperti dari industri cerobong asap industri dimana dalam industri tersebut terdapat proses pembakaran yang menggunakan bahan bakar minyakbatu bara, proses peleburanpemurnian logam, dan juga dihasilkan dari sektor transportasi mobil, bus, sepeda motor, dan lainnya. Dari seluruh pencemar tersebut, sumber pencemar yang utama berasal dari sektor transportasi, yang memberikan andil sebesar 60 dari pencemaran udara total. Pencemar udara primer dapat digolongkan menjadi lima kelompokberikut: 1. Karbon Monoksida CO 2. Nitrogen Oksida NO 3. Hidrokarbon HC 4. Sulfur Oksida SO x 5. Partikel b. Pencemar Udara Sekunder Pencemar udara sekunder adalah semua pencemar di udara yang sudah berubah karena reaksi tertentu antara dua atau lebih kontaminanpolutan. Umumnya polutan sekunder tersebut merupakan hasil reaksi antara polutan primer dengan polutan lain yang ada di udara. Reaksi-reaksi yang menimbulkan polutan sekunder diantaranya adalah reaksi fotokimia dan reaksi oksida katalis. Pencemar sekunder yang terjadi melalui reaksi fotokimia, misalnya oleh pembentukan ozon, yang terjadi antara Universitas Sumatera Utara 29 molekul-molekul hidrokarbon yang ada di udara dengan NO x melalui pengaruh sinar ultraviolet dari matahari. Sebaliknya, pencemar sekunder yang terjadi melalui reaksi- reaksi oksida katalis diwakili oleh polutan-polutan berbentuk oksida gas yang terjadi di udara karena adanya partikel-partikel logam di udara yang berfungsi sebagai katalisator.

2.2.6 Faktor-faktor yang Memengaruhi Pencemaran Udara

Berdasarkan teori yang dikemukakan oleh Chandra 2007, pencemaran udara dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu faktor meteorologi dan iklim serta faktor topografi. 1. Faktor Meteorologi dan Iklim a. Temperatur Pergerakan mendadak lapisan udara dingin ke suatu kawasan industri dapat menimbulkan temperatur inversi. Dengan kata lain, udara dingin akan terperangkap dan tidak dapat keluar dari kawasan tersebut dan cenderung menahan polutan tetap berada di lapisan permukaan bumi sehingga konsentrasi polutan di kawasan tersebut semakin lama semakin tinggi. Dalam keadaan tersebut, di permukaan bumi dapat dikatakan tidak terdapat pertukaran udara sama sekali. Karena kondisi itu dapat berlangsung beberapa hari atau beberapa minggu, udara yang berada dekat permukaan bumi akan penuh dengan polutan dan dapat menimbulkan keadaan yang sangat kritis bagi kesehatan. Contoh, Kota Tokyo pada tahun 1970 diselimuti oleh kabut tebal penuh dengan polutan sampai beberapa minggu sehingga lebih dari 8000 penduduknya menderita infeksi saluran pernapasan atas, sakit mata, dan lain-lain. Universitas Sumatera Utara 30 b. Arah dan Kecepatan Angin Kecepatan angin yang kuat akan membawa polutan terbang kemana-mana dan dapat mencemari udara negara lain. Kondisi semacam ini pernah dialami oleh negara-negara di daratan Eropa. Contoh lainnya adalah kebakaran hutan di Indonesia yang menyebabkan kabut asap di Negara Malaysia dan Singapura. Sebaliknya, apabila kecepatan angin lemah, polutan akan menumpuk di tempat dan dapat mencemari udara tempat pemukiman yang terdapat di sekitar lokasi pencemaran tersebut. c. Hujan Air hujan, sebagai pelarut umum, cenderung melarutkan bahan polutan yang terdapat dalam udara. Kawasan industri yang menggunakan batu bara sebagai sumber energinya berpotensi menjadi sumber pencemar udara di sekitarnya. Pembakaran batu bara akan menghasilkan gas sulfur dioksida dan apabila gas tersebut bercampur dengan air hujan akan terbentuk asam sulfat sehingga air hujan menjadi asam, biasa disebut hujan asam acid rain. 2. Faktor Topografi Variabel-variabel yang termasuk dalam faktor topografi antara lain: a. Dataran Rendah Di daerah dataran rendah, angin cenderung membawa polutan terbang jauh ke seluruh penjuru dan dapat melewati batas negara dan mencemari udara negara lain. b. Pegunungan Universitas Sumatera Utara 31 Di daerah dataran tinggi sering terjadi temperatur inversi dan udara dingin yang terperangkap akan menahan polutan tetap di lapisan permukaan bumi. c. Lembah Di daerah lembah, aliran angin sedikit sekali dan tidak bertiup ke segala penjuru. Keadaan ini cenderung menahan polutan yang terdapat di permukaan bumi, contohnya kasus lembah silicon USA.

2.2.7 Efek Bahan Pencemar Udara

Menurut teori yang dikemukakan oleh Mukono 2008, efek bahan pencemar udara terbagi atas: 1. Efek terhadap Kondisi Fisik Atmosfer Efek negatif bahan pencemar udara terhadap kondisi fisik atmosfer antara lain: a. Gangguan jarak pandang visibility b. Memberikan warna tertentu pada atmosfer c. Memengaruhi struktur dari awan d. Memengaruhi keasaman air hujan e. Mempercepat pemanasan atmosfer 2. Efek terhadap Faktor Ekonomi Efek negatif bahan pencemar udara terhadap faktor yang berhubungan dengan ekonomi, antara lain: a. Meningkatnya biaya rehabilitasi karena rusaknya bahan keropos. b. Meningkatnya biaya pemeliharaan pelapisan, pengecatan. c. Kerugian akibat kontaminasi bahan pencemar udara pada makananminuman oleh bahan beracun kontaminasi oleh dioksin. Universitas Sumatera Utara 32 d. Meningkatnya biaya perawatanpengobatan penyakit yang disebabkan oleh pencemaran udara. 3. Efek terhadap Vegetasi Efek negatif bahan pencemar udara terhadap kehidupan vegetasi antara lain: a. Perubahan morfologi, pigmen, dan kerusakan fisiologi sel tumbuhan terutama pada daun. b. Memengaruhi pertumbuhan vegetasi. c. Memengaruhi proses reproduksi tanaman. d. Memengaruhi komposisi komunitas tanaman. e. Terjadi akumulasi bahan pencemar pada vegetasi tertentu misalnya lumut kerak dan memengaruhi kehidupan serta morfologi vegetasi tersebut. 4. Efek terhadap Kehidupan Binatang Efek terhadap kehidupan binatang, baik binatang peliharaan maupun binatang liar, dapat terjadi karena adanya proses bioakumulasi dan keracunan bahan berbahaya. Sebagai contoh adalah terjadinya migrasi burung karena udara ambien terpapar oleh gas SO 2 . 5. Efek Estetik Efek estetik yang diakibatkan adanya bahan pencemar udara yaitu timbulnya bau dan adanya lapisan debu pada bahan yang mengakibatkan perubahan warna permukaan bahan dan mudahnya terjadi kerusakan bahan tersebut. 6. Efek terhadap Kesehatan Manusia pada Umumnya Baik gas maupun partikel yang berada di atmosfer dapat menyebabkan kelainan pada tubuh manusia. Universitas Sumatera Utara 33 Secara umum, efek pencemaran udara terhadap individu atau masyarakat dapat berupa: a. Sakit, baik yang akut maupun kronis. b. Penyakit yang tersembunyi, yang dapat memperpendek umur, menghambat pertumbuhan dan perkembangan. c. Mengganggu fungsi fisiologis dari: paru-paru, saraf, transpor oksigen oleh hemoglobin, dan kemampuan sensorik. d. Kemunduran penampilan, misalnya pada: aktivitas atlet, aktivitas motorik, dan aktivitas belajar. e. Iritasi sensorik f. Penimbunan bahan berbahaya dalam tubuh g. Rasa tidak nyaman bau 7. Efek terhadap Saluran Pernapasan Secara umum, efek pencemaran udara terhadap saluran pernapasan antara lain: a. Iritasi pada saluran pernapasan yang dapat menyebabkan pergerakan silia menjadi lambat, bahkan dapat terhenti, sehingga tidak dapat membersihkan saluran pernapasan. b. Peningkatan produksi lendir, akibat iritasi oleh bahan pencemar. c. Produksi lendir dapat menyebabkan penyempitan saluran pernapasan. d. Rusaknya sel pembunuh bakteri di saluran pernapasan. e. Pembengkakan saluran pernapasan dan merangsang pertumbuhan sel, sehingga saluran pernapasan menjadi menyempit. f. Lepasnya silia dan lapisan sel selaput lendir. Universitas Sumatera Utara 34 g. Akibat dari semua hal tersebut di atas, akan menyebabkan terjadinya kesulitan bernapas, sehingga benda asing termasuk bakterimikroorganisme lain tidak dapat dikeluarkan dari saluran pernapasan dan hal ini akan memudahkan terjadinya infeksi saluran pernapasan.

2.2.8 Pencegahan Pencemaran Udara

Menurut teori yang dikemukakan oleh Chandra 2007, upaya pencegahan pencemaran udara di Indonesia, berdasarkan periode waktunya, terbagi menjadi dua, yaitu: 1. Jangka Pendek Kegiatan-kegiatan jangka pendek di Indonesia untuk mencegah terjadinya pencemaran udara, antara lain: a. Sosialisasi melalui melalui media cetak dan elektronik berkaitan dengan bahaya pencemaran udara bagi kelangsungan hidup manusia dan perubahan ekosistem pada alam semesta. b. Relokasi kawasan industri yang berada di tengah kota ke daerah pinggiran kota dan pengembangan suatu daerah hijau green belt yang mengitari kawasan industri yang akan dibangun. c. Penyelenggaraan analisis dampak lingkungan secara rutin di pabrik-pabrik yang berada di tengah kota atau di dekat lokasi pemukiman penduduk. d. Penyelenggaraan uji emisi gas buangan dari kendaraan bermotor secara berkala dan pembentukan sistem pemantauan pencemaran udara di setiap sudut kota. Universitas Sumatera Utara 35 e. Perbaikan sarana transportasi darat terutama armada angkutan kota agar lebih manusiawi aman, nyaman, dan murah sehingga dapat mengurangi penggunaan kendaraan pribadi. f. Penerapan program 3 in 1 pada kendaraan pribadi selama jam-jam sibuk, terutama di jalan-jalan protokol di pusat kota. g. Pengawasan dan pelarangan pembakaran hutan terutama saat musim kemarau yang pada kenyataannya terjadi hampir setiap tahun. 2. Jangka Panjang Upaya jangka panjang di Indonesia untuk mencegah terjadinya pencemaran udara, antara lain: a. Perencanaan tata ruang kota yang mengacu pada wawasan kesehatan lingkungan. b. Mengganti bahan bakar untuk industri dan kendaraan bermotor dengan bahan bakar yang ramah lingkungan, misalnya, bahan bakar gas dan biosolar yang berasal dari minyak kelapa sawit. c. Membangun sarana transportasi perkotaan dengan mempergunakan kereta api bawah tanah subway station. d. Melakukan penghijauan atau membuat taman di setiap sudut kota. e. Mempersiapkan suatu undang-undang tentang kesehatan lingkungan untuk menjamin terpeliharanya kualitas lingkungan. Universitas Sumatera Utara 36

2.3 Nitrogen Dioksida NO

2

2.3.1 Sumber Nitrogen Dioksida

Menurut Kristanto 2002, nitrogen oksida NO x adalah kelompok gas yang terdapat di atmosfer, terdiri dari gas nitrit oksida NO dan nitrogen dioksida NO 2 . Walaupun bentuk nitrogen oksida lainnya ada, tetapi kedua gas ini yang paling banyak dijumpai sebagai polutan udara. NO merupakan gas yang tidak berwarna dan tidak berbau, sedangkan NO 2 mempunyai warna cokelat kemerahan dan berbau tajam. Oksida yang lebih rendah, yaitu NO, terdapat di atmosfer dalam jumlah lebih besar daripada NO 2 . Pembentukan NO dan NO 2 mencakup reaksi antara nitrogen dan oksigen di udara sehingga membentuk NO, kemudian reaksi selanjutnya antara NO dengan lebih banyak oksigen membentuk NO 2 , melalui reaksi berikut: N 2 + O 2 2 NO 2 NO + O 2 2 NO 2 Kristanto, 2002 Udara mengandung sekitar 80 volume nitrogen dan 20 volume oksigen. Pada suhu kamar kedua gas ini hanya mempunyai sedikit kecenderungan untuk bereaksi satu sama lain. Pada suhu yang lebih tinggi di atas 1210º C keduanya dapat bereaksi membentuk nitrogen oksida dalam jumlah yang tinggi sehingga menyebabkan pencemaran udara. Dalam suatu proses pembakaran, suhu yang digunakan berkisar 1210-1765º C. Dengan adanya udara, reaksi ini merupakan hasil samping dari proses pembakaran Kristanto, 2002. Universitas Sumatera Utara 37 Jumlah NO yang terdapat di udara dalam keadaan ekuilibrium dipengaruhi oleh: suhu pembakaran, selang waktu gas hasil pembakaran terdapat pada suhu tersebut, jumlah kelebihan oksigen yang tersedia Kristanto, 2002. Semakin tinggi suhu pembakaran, semakin tinggi pula konsentrasi NO pada keadaan ekuilibrium. Pembentukan NO terjadi hanya pada suhu tinggi. Oleh karena itu NO di dalam campuran ekuilibrium pada suhu tinggi akan terdesosiasi kembali menjadi N 2 dan O 2 jika suhu campuran diturunkan perlahan-lahan untuk memberikan cukup waku bagi NO untuk terdesosiasi. Akan tetapi jika campuran ekuilibrium tersebut didinginkan secara mendadak, maka akan banyak NO yang masih terdapat pada campuran bersuhu rendah tersebut. Pendinginan cepat pada umumnya sering terjadi pada proses pembakaran Kristanto, 2002. Dari seluruh jumlah NO yang dibebaskan ke atmosfir, jumlah terbanyak adalah dalam bentuk NO yang diproduksi oleh aktivitas bakteri. Akan tetapi pencemaran NO dari sumber alami ini tidak menjadi masalah karena tersebar secara merata sehingga jumlahnya menjadi kecil. Masalah akan terjadi apabila pencemaran NO yang diproduksi akibat aktivitas manusia karena jumlahnya yang meningkat hanya pada daerah-daerah tertentuKristanto, 2002. Menurut Kristanto 2002, konsentrasi NO x di udara pada daerah perkotaan biasanya 10-100 kali lebih tinggi daripada udara di daerah pedesaan. Konsentrasi NO x di udara di daerah perkotaan dapat mencapai 0,5 ppm. Sama halnya dengan CO, emisi NO dipengaruhi oleh kepadatan penduduk, karena sumber utama NO x yang diproduksi manusia adalah dari pembakaran, dan kebanyakan pembakaran disebabkan oleh kendaraan bermotor, produksi dan konsumsi energi serta Universitas Sumatera Utara 38 pembuangan sampah. Sebagian besar emisi NO x yang dibuat manusia berasal dari pembakaran arang, minyak, gas alam dan bensin. Berbagai pengaruh yang timbul karena pencemaran NO x bukan disebabkan oleh oksida tersebut, melainkan karena peranannya dalam pembentukan oksidan fotokimia yang merupakan komponen berbahaya di dalam asap. Produksi oksidan tersebut terjadi jika terdapat polutan-polutan lain yang mengakibatkan reaksi-reaksi yang melibatkan NO dan NO 2. Reaksi-reaksi tersebut disebut dengan siklus fotolitik NO 2 dan merupakan akibat langsung dari interaksi antara sinar matahari dengan NO 2 Kristanto, 2002. Pencemaran gas NO x di udara terutama berasal dari gas buangan hasil pembakaran yang keluar dari generator pembangkit listrik stasioner atau mesin-mesin yang menggunakan bahan bakar gas alam Wardhana, 2004. Berdasarkan kecepatan emisi NO dapat diketahui bahwa waktu tinggal rata-rata NO 2 di atmosfer kira-kira 3 hari, sedangkan waktu tinggal NO rata-rata 4 hari. Dari waktu tinggal ini dapat diketahui bahwa proses-proses alami, termasuk reaksi fotokimia, mengakibatkan hilangnya NO tersebut. Produk akhir dari pencemaran NO x dapat berupa asam nitrat yang kemudian diendapkan sebagai garam-garam nitrat di dalam air hujan atau debu Kristanto, 2002. Universitas Sumatera Utara 39 Tabel 2.1 Sumber Pencemaran NO x di Udara Sumber Pencemaran bagian total Transportasi: - Mobil bensin 32,0 - Mobil diesel 2,9 - Kereta api 1,9 39,3 - Kapal laut 1,0 - Sepeda motor, dan lain-lain 1,5 Pembakaran stasioner: - Batu bara 19,4 - Minyak 4,8 - Gas alam termasuk LPG dan kerosin 23,3 52,4 - Kayu 1,0 - Proses industri 1,0 - Pembuangan limbah padat 2,9 Lain-lain: - Kebakaran hutan 5,8 - Pembakaran batu bara sisa 8,3 15,6 - Pembakaran limbah pertanian 1,5 Sumber: Wardhana2004 Menurut teori yang dikemukakan oleh Kristanto 2002, faktor-faktor yang memengaruhi pembentukan NO x dalam bentuk NO, yaitu: 1. Suhu pembakaran Suhu pembakaran yang lebih tinggi menghasilkan lebih banyak NO x . 2. Adanya faktor kelebihan udara Rasio udara-bahan bakar yang lebih tinggi akan menghasilkan NO x lebih sedikit, tetapi kelebihan udara pada konsentrasi tertentu akan mengencerkan gas-gas Universitas Sumatera Utara 40 pembakaran sehingga menghasilkan suhu pembakaran yang lebih rendah, dan akibatnya akan terjadi penurunan konsentrasi NO x . 3. Waktu tinggal reaktan-reaktan pada suhu pembakaran tersebut.

2.3.2 Baku Mutu Udara Ambien untuk NO

2 Baku mutu udara ambien untuk NO 2 adalah ukuran bataskadar NO 2 yang terdapat dalam udara ambien. Tabel 2.2 Baku Mutu NO 2 No Parameter Waktu Pengukuran Baku Mutu Metode Analisis Peralatan 1. NO 2 Nitrogen Dioksida 1 Jam 24 Jam 1 Tahun 400 ugNm 3 150ugNm 3 100 ugNm 3 Saltzman Spektrofotometer Sumber: Peraturan Pemerintah Nomor 41 Tahun 1999 Tentang Pengendalian Pencemaran Udara.

2.4 Anatomi dan Fisiologi Saluran Pernapasan

2.4.1 Anatomi Saluran Pernapasan

Saluran pernapasan dari hidung sampai bronkiolus dilapisi oleh membran mukosa bersilia. Udara masuk melalui rongga hidung, disaring, dihangatkan, dan dilembabkan. Ketiga kegiatan tersebut dimungkinkan oleh adanya mukosa saluran pernapasan, yang terdiri dari epitel toraks bertingkat, bersilia, dan mengandung sel goblet. Partikel debu yang kasar dapat disaring oleh rambut yang terdapat dalam lubang hidung, sedangkan partikel debu yang halus akan terjerat dalam lapisan mukosa. Gerakan silia mendorong lapisan mukosa ke posterior, ke rongga hidung, dan ke arah superior menuju faring. Udara inspirasi akan disesuaikan, sehingga dalam Universitas Sumatera Utara 41 keadaan normal, jika udara tersebut mencapai faring, dapat dikatakan hampir bebas debu yang bersuhu sama dengan tubuh dan kelembaban 100 Price Wilson, 1992:516 dalam Mukono, 1997. Laring terdiri dari satu seri cincin tulang rawan yang dihubungkan oleh otot dan disini didapatkan pita suara dan epiglotis. Glotis merupakan pemisah antara saluran pernapasan bagian atas dan bawah. Kalau ada benda asing masuk sampai melewati glotis, maka dengan adanya refleks batuk akan membantu mengeluarkan benda atau sekret dari saluran pernapasan bagian bawah. Cabang utama bronkus kanan dan kiri bercabang-cabang menjadi segmen lobus, kemudian menjadi segmen bronkus. Percabangan ini diteruskan sampai cabang terkecil bronkiolus terminalis yang tidak mengandung alveolus, bergaris tengah sekitar 1 mm, diperkuat oleh cincin tulang rawan yang dikelilingi otot polos Price Wilson, 1992:517 dalam Mukono, 1997. Di luar bronkiolus terminalis terdapat asinus sebagai unit fungsional paru yang merupakan tempat pertukaran gas. Asinus tersebut terdiri dari bronkiolus respiratorius yang mempunyai alveoli. Duktus alveolaris yang seluruhnya dibatasi oleh alveolus dan sakus alveolaris terminalis, merupakan struktur akhir paru-paru Anderson, 1983:9-10; West, 1985:1-10; Price Wilson, 1992:515-517 dalam Mukono, 1997. Setiap paru berisi sekitar 300 juta alveolus dengan luas permukaan total seluas sebuah lapangan tenis. Alveolus dibatasi oleh zat lipoprotein yang disebut surfaktan, yang dapat mengurangi tegangan permukaan dan mengurangi resistensi terhadap pengembangan pada waktu inspirasi serta mencegah kolapsnya alveolus pada waktu ekspirasi.Pembentukan surfaktan oleh sel pembatas alveolus Tipe II tergantung dari Universitas Sumatera Utara 42 beberapa faktor, antara lain pendewasaan sel-sel alveolus dan sistem biosintesis enzim, ventilasi yang memadai, serta aliran darah ke dinding alveolus. Defisiensi surfaktan merupakan faktor penting pada patogenesis beberapa penyakit rongga dada Nadakavukaren, 1986:270; Davis Cornwell, 1991: 424-425 dalam Mukono, 1997. a. Sirkulasi Pulmoner Paru-paru mendapatkan darah dari dua sumber yaitu arteri bronkialis dan arteri pulmonalis. Darah bronkial merupakan darah teroksigenasi dari sirkulasi sistemik dan berfungsi untuk memenuhi kebutuhan metabolisme jaringan paru. Darah yang teroksigenasi deikembalikan melalui vena pulmonalis ke ventrikel kiri, yang kemudian dibawa ke sel-sel melalui sirkulasi sistemik. Arteri pulmonalis berasal dari ventrikel kanan mengalirkan darah vena ke paru-paru Price Wilson, 1992:519 dalam Mukono, 1997. b. Pengaturan Pernapasan Ventilasi merupakan fungsi mekanik pergerakan udara masuk dan keluar dari paru-paru. Mekanisme ventilasi dilaksanakan oleh sejumlah komponen yang saling berinteraksi. Hembusan napas berperan penting dalam proses ini. Terdapat dua komponen volume elastis yang terlibat dalam hembusan napas yaitu paru-paru dan dinding dada yang mengelilingi paru-paru.Otot pernapasan diatur oleh pusat pernapasan, yang terdiri dari neuron dan reseptor yang terletak dalam pons dan medulla oblongata. Faktor penting pada pengaturan pernapasan adalah respon dari pusat kemoreseptor dalam pusat pernapasan terhadap tekanan parsial karbon dioksida dan pH darah arteri. Peningkatan parsial karbon dioksida atau penurunan pH akan Universitas Sumatera Utara 43 merangsang pernapasan. Penurunan tekanan parsial oksigen dalam darah arteri juga dapat merangsang ventilasi. Pada saat inspirasi, paru-paru mengembang sehingga reseptor akan member signal tanda pada pusat pernapasan agar menghentikan pengembangan lebih lanjut. Signal dari stretch receptor tersebut akan terhenti pada akhir ekspirasi ketika paru-paru dalam keadaan mengempis, sehingga pusat pernapasan bebas untuk memulai inspirasi lagi. Mekanisme ini disebut refleks Hering-Breuer Price Wilson, 1992:520 dalam Mukono, 1997. c. Pertahanan Saluran Pernapasan Permukaan paru-paru sangat luas dan hanya dipisahkan oleh membran tipis dari sistem sirkulasi. Hal ini menyebabkan paru-paru mudah kemasukan benda asing dan bakteri bersamaan dengan udara inspirasi. Saluran pernapasan bagian bawah steril. Sterilitas tersebut dipertahankan oleh beberapa mekanisme pertahanan, yaitu: 1. Refleks menelan atau refleks muntah yang mencegah makanan atau cairan masuk ke dalam trakea. 2. Kerja escalator mukosiliaris akan menjebak debu dan bakteri, kemudian memindahkannya ke kerongkongan. 3. Faktor yang mungkin efektif sebagai pertahanan yang terdapat dalam lapisan mucus yaitu immunoglobulin terutama igA. 4. Refleks batuk, merupakan mekanisme untuk mendorong sekresi ke atas sehingga dapat ditelan atau dikeluarkan dari saluran pernapasan. 5. Makrofag alveolar, sebagai pertahanan yang terakhir dan terpenting terhadap invasi benda asing ke dalam paru-paru. Makrofag alveolar merupakan sel fagositik dan dapat bermigrasi. Partikel debu atau mikroorganisme akan dibawa Universitas Sumatera Utara 44 oleh makrofag ke pembuluh limfa atau bronkiolus dan akhirnya dibuang oleh escalator mukosiliaris West, 1985:10; West, 1987:66 Price Wilson, 1992:521 dalam Mukono, 1997.

2.4.2 Fisiologi Saluran Pernapasan

Proses fisiologis pernapasan dapat dibagi menjadi dua stadium, yaitu: 1. Stadium Ventilasi Stadium ini adalah masuknya campuran gas ke dalam dan ke luar paru-paru. Selama inspirasi, volume toraks bertambah besar, karena diafragma turun dan iga terangkat akibat kontraksi beberapa otot pernapasan. Pembesaran toraks tiga arah, yaitu mencakup anteroposterior, lateral, dan vertikal. Udara bergerak masuk dan keluar dari paru-paru karena selisih tekanan yang terdapat antara atmosfer dan alveolus oleh kerja mekanik otot. Terjadinya perubahan pada ventilasi dapat diperkirakan dengan tes faal paru West, 1985:11-17; West, 1987:3-10, Price Wilson, 1992:521-522 dalam Mukono, 1997. 2. Stadium Transportasi a. Difusi Difusi merupakan stadium dari proses pernapasan, yang mencakup proses difusi gas melintasi membran antara alveolus kapiler yang tipis dengan tebal kurang dari 0,5 mikron. Tekanan parsial oksigen dalam darah vena campuran PVO 2 dalam kapiler paru-paru besarnya sekitar 40 mmHg. Tekanan parsial oksigen dalam kapiler lebih rendah daripada tekanan dalam alveolus PAO 2 =103 mmHg. Oleh karena itu oksigen dapat dengan mudah berdifusi ke dalam aliran darah. Selisih tekanan CO 2 antara darah dan Universitas Sumatera Utara 45 alveolus yang jauh lebih rendag 6 mmHg menyebabkan karbon dioksida berdifusi ke dalam alveolus Price Wilson, 1992:522 dalam Mukono, 1997. b. Hubungan Ventilasi-Perfusi Pemindahan gas secara efektif antara alveolus dan kapiler paru-paru membutuhkan distribusi udara dalam paru-paru dan perfusi aliran darah dalam kapiler Price Wilson, 1992:523 dalam Mukono, 1997. c. Transpor Oksigen dalam Darah Oksigen dapat ditranspor dari paru-paru ke jaringan melalui dua jalan, yaitu secara fisik larut dalam plasma dan secara kimia berikatan dengan hemoglobin sebagai oksihemoglobin HbO 2 . Dalam transport oksihemoglobin dikatakan bahwa satu gram hemoglobin dapat berikatan dengan 1,34 ml oksigen. Karena konsentrasi hemoglobin rata-rata dalam darah laki-laki dewasa besarnya sekitar 15 gram per 100 ml, maka apabila darah sangat jenuh, 100 ml darah dapat mengangkut 20,1 ml oksigen. Pada tingkat jaringan, oksigen mengalami disosiasi dari hemoglobin dan berdifusi ke dalam plasma. Dari plasma, oksigen masuk ke dalam sel jaringan tubuh untuk memenuhi kebutuhan oksigen dari jaringan yang bersangkutan. Sebanyak 75 hemoglobin masih berikatan dengan oksigen pada waktu hemoglobin kembali ke paru-paru dalam bentuk darah vena campuran. Jadi hanya sekitar 25 oksigen dalam darah arteri yang digunakan oleh jaringan. Hemoglobin yang melepaskan oksigen pada tingkat jaringan, disebut hemoglobin tereduksi. Afinitas hemoglobin dengan Universitas Sumatera Utara 46 oksigen ditunjukkan dengan kurva yang dikenal sebagai kurva disosiasi oksihemoglobin. Kurva tersebut menyatakan afinitas hemoglobin terhadap oksigen pada berbagai tekanan parsial. Pergeseran kurva disosiasi HbO 2 disebut dengan efek Bohr. d. Transpor Karbon Dioksida dalam Darah Transport CO dari jaringan ke paru-paru untuk dibuang, dilakukan dengan tiga cara, yaitu: 1. Sekitar 10 CO 2 secara fisik larut dalam plasma. 2. Sekitar 20 CO 2 berikatan dengan gugus amino pada Hb karbaminohemoglobin dalam sel darah merah. 3. Sekitar 70 ditranspor sebagai bikarbonat plasma. Price Wilson, 1992:526 dalam Mukono, 1997.

2.5 Pengaruh NO

2 terhadap kesehatan Menurut teori yang dikemukakan oleh Kristanto 2002, gas nitrogen oksida NO x ada dua macam, yaitu gas nitrogen monoksida NO dan gas nitrogen dioksida NO 2 . Kedua macam gas tersebut mempunyai sifat yang sangat berbeda dan keduanya sangat berbahaya bagi kesehatan. Gas NO yang mencemari udara secara visual sulit diamati karena gas tersebut tidak berwarna dan tidak berbau. Sedangkan gas NO 2 bila mencemari udara mudah diamati dari baunya yang sangat menyengat dan warnanya coklat kemerahan. Sifat racun toksisitas gas NO 2 empat kali lebih kuat daripada toksisitas gas NO. Organ tubuh yang paling peka terhadap pencemaran gas NO 2 adalah paru-paru. Paru-paru yang terkontaminasi oleh gas NO 2 akan membengkak sehingga penderita Universitas Sumatera Utara 47 sulit bernapas.Udara yang mengandung gas NO dalam batas normal relatif aman dan tidak berbahaya, kecuali bila gas NO berada dalam konsentrasi tinggi. Konsentrasi gas NO yang tinggi dapat menyebabkan gangguan pada sistem saraf yang mengakibatkan kejang-kejang. Bila keracunan ini terus berlanjut akan dapat menyebabkan kelumpuhan. Gas NO akan menjadi lebih berbahaya bila gas itu teroksidasi oleh oksigen sehingga menjadi gas NO 2 Kristanto, 2002. Pencemaran udara oleh gas NO x juga dapat menyebabkan timbulnya Peroxy AcetilNitrates PAN. Peroxy Acetil Nitrates menyebabkan iritasi pada mata yang menyebabkan mata terasa pedih dan berair. Campuran PAN dengan senyawa kimia lainnya yang ada di udara dapat menyebabkan terjadinya kabut fotokimia atau Photo Chemistry Smog yang sangat mengganggu lingkungan Kristanto, 2002. Kedua bentuk NO x , yaitu NO dan NO 2 , sangat berbahaya terhadap manusia. Hasil penelitian aktivitas mortalitas kedua komponen tersebut menunjukkan bahwa NO 2 , empat kali lebih beracun dibandingkan NO. Selama ini belum pernah ada laporan terjadinya keracunan NO yang mengakibatkan kematian. Pada konsentrasi normal yang dijumpai di atmosfer, NO tidak mengakibatkan iritasi dan tidak berbahaya, tetapi pada konsentrasi udara ambien yang normal NO dapat mengalami oksidasi menjadi NO 2 yang lebih beracun. NO 2 bersifat racun, terutama terhadap paru-paru. Pemberian sebanyak 5 ppm NO 2 selama 10 menit terhadap manusia mengakibatkan kesulitan dalam bernapas Kristanto, 2002. Gas NO 2 dapat memberikan kelainan berupa: a. Terbentuknya MethHb Meth Hemoglobin b. Peningkatan inspiratory resistance Universitas Sumatera Utara 48 c. Peningkatan expiratory resistance d. Terjadinya sembab paru e.Terjadinya fibrosis paru Chambers; Davis Cornwell; Goldsmith Friberg dalam Mukono, 1997 Walaupun NO adalah gas yang toksik, namun NO 2 adalah lebih berbahaya dibandingkan dengan NO. Nitrogen dioksida dalam darah akan bergabung secara kimiawi dengan hemoglobin membentuk methemoglobin, suatu kondisi terikatnya hemoglobin dengan NO 2 yang menyebabkan hemoglobin tidak efektif lagi dalam mengangkut dan mendistribusikan oksigen ke seluruh jaringan tubuh. Efek lokal gas ini adalah iritasi pada mata, dan iritasi pada membran mukosa saluran pernapasan atas. Efek sistemik terjadi pada paru-paru, iritasi pada paru-paru yang hebat menyebabkan pulmonary edema. Kerusakan pada bronchioles yang terjadi secara perlahan menyebabkan obstruksi pada saluran napas atas Sarudji, 2010. NO 2 adalah gas yang toksik bagi manusia, efek yang terjadi tergantung pada dosis serta lamanya pemaparan yang diterima seseorang. Konsentrasi NO 2 yang berkisar antara 50-100 ppm dapat menyebabkan peradangan paru-paru bila terpapar beberapa menit saja. Pada fase ini orang masih dapat sembuh kembali dalam waktu 6- 8 minggu. Konsentrasi 150-200 ppm dapat menyebabkan pemampatan bronchioli dan disebut bronchiolitis fibrosis obliterans, orang dapat meninggal dalam waktu 3-5 minggu setelah pemaparan. Konsentrasi lebih dari 500 ppm dapat mematikan dalam waktu 2-10 hari Soemirat, 2000. Universitas Sumatera Utara 49 Menurut Mukono 2008, apabila udara tercemar oleh gas NO 2 dan bereaksi dengan uap air maka akan menjadi korosif dan memberikan efek terhadap mata, paru- paru dan kulit. a. Terhadap alat pernapasan Iritasi terhadap paru-paru akan menyebabkan edema paru-paru setelah terpapar oleh gas NO 2 selama 48 – 72 jam, apabila terpapar dengan dosis yang meningkat akan menjadi fatal. b. Terhadap mata Iritasi mata dapat terjadi apabila NO 2 berupa uap yang pekat c. Terhadap kulit Iritasi terhadap kulit dapat terjadi apabila kulit kontak dengan uap air nitrogen dan dapat menyebabkan luka bakar. d. Efek lain terhadap darah Kadar nitrogen pada konsentrasi tertentu dapat bereaksi dengan darah .

2.6 Gangguan Saluran Pernapasan