MATERI PELAJARAN SEKOLAH : POLUSI UDARA

1. Pengertian

Pencemaran udara adalah kehadiran satu atau lebih substansi fisik, kimia, atau biologi di atmosfer dalam jumlah yang dapat membahayakan kesehatan manusia, hewan, dan tumbuhan, mengganggu estetika dan kenyamanan, atau merusak properti.

Pencemaran udara dapat ditimbulkan oleh sumber-sumber alami maupun kegiatan manusia. Beberapa definisi gangguan fisik seperti polusi suara, panas, radiasi atau polusi cahaya dianggap sebagai polusi udara. Sifat alami udara mengakibatkan dampak pencemaran udara dapat bersifat langsung dan lokal, regional, maupun global.

Pencemaran udara di dalam ruangan dapat mempengaruhi kesehatan manusia sama buruknya dengan pencemaran udara di ruang terbuka

2. Sumber polusi udara

Pencemar udara dibedakan menjadi dua yaitu, pencemar primer dan pencemar sekunder. Pencemar primer adalah substansi pencemar yang ditimbulkan langsung dari sumber pencemaran udara. Karbon monoksida adalah sebuah contoh dari pencemar udara primer karena ia merupakan hasil dari pembakaran. Pencemar sekunder adalah substansi pencemar yang terbentuk dari reaksi pencemar-pencemar primer di atmosfer. Pembentukan ozon dalam smog fotokimia adalah sebuah contoh dari pencemaran udara sekunder.

Belakangan ini tumbuh keprihatinan akan efek dari emisi polusi udara dalam konteks global dan hubungannya dengan pemanasan global yg memengaruhi;

1. Aktivitas manusia

• Transportasi
• Industri
• Pembangkit listrik
• Pembakaran (perapian, kompor, furnace, insinerator dengan berbagai jenis bahan bakar) termasuk pembakaran biomassa secara tradisional
• Gas buang pabrik yang menghasilkan gas berbahaya seperti CFC

2. Sumber alami

• Gunung berapi
• Rawa-rawa
• Kebakaran hutan
• Denitrifikasi
• Dalam kondisi tertentu, vegetasi dapat menghasilkan senyawa organik volatil yang signifikan yang mampu bereaksi dengan polutan antropogenik membentuk polutan sekunder

3. Sumber-sumber lain

• Transportasi
• Kebocoran tangki gas
• Gas metana dari tempat pembuangan akhir sampah
• Uap pelarut organic

4. Contoh Sumber-sumber Pencemaran Udara

1. Pembakaran, seperti pembakaran sampah, pembakaran pada kegiatan rumah tangga, industri, kendaraan bermotor, dan lain-lain. Bahan-bahan pencemar yang dihasilkan antara lain asap, debu, grit (pasir halus), dan gas (CO dan NO).
2. Proses peleburan, seperti proses peleburan baja, pembuatan soda,semen, keramik, aspal. Sedangkan bahan pencemar yang dihasilkannya antara lain adalah debu, uap dan gas-gas.
3. Pertambangan dan penggalian, seperti tambang mineral and logam. Bahan pencemar yang dihasilkan terutama adalah debu.
4. Proses pengolahan dan pemanasan seperti pada proses pengolahan makanan, daging, ikan, dan penyamakan. Bahan pencemar yang dihasilkan terutama asap, debu, danbau.
5. Pembuangan limbah, baik limbah industrimaupun limbah rumah tangga.Pencemarannya terutama adalah dariinstalasi pengolahan air buangannya.Sedangkan bahan pencemarnya yangteruatam adalah gas H2S yangmenimbulkan bau busuk.
6. Proses kimia, seperti pada proses fertilisasi,proses pemurnian minyak bumi, prosespengolahan mineral. Pembuatan keris, danlain-lain. Bahan-bahan pencemar yangdihasilkan antara lain adalah debu, uap dan gas-gas.
7. Proses pembangunan sepertipembangunan gedung-gedung, jalan dankegiatan yang semacamnya. Bahanpencemarnya yang terutama adalah asapdan debu.
8. Proses percobaan atom atau nuklir. Bahanpencemarnya yang terutama adalah gas-gasdan debu radioaktif

3. Macam-macam pencemaran udara

Pencemar udara dibedakan menjadi dua yaitu :      

1. Pencemar primer adalah substansi pencemar yang ditimbulkan langsung dari sumber pencemaran udara. Karbon monoksida adalah sebuah contoh dari pencemar udara primer karena ia merupakan hasil dari pembakaran.
2. Pencemar sekunder adalah substansi pencemar yang terbentuk dari reaksi pencemar-pencemar primer di atmosfer. Pembentukan ozon dalam [smog fotokimia] adalah sebuah contoh dari pencemaran udara sekunder.

4. Jenis-jenis Pencemar udara

Secara garis besar polusi udara dibagi menjadi partikulat dan polusi gas :

1. Polusi udara dalam Bentuk Gas

1. Karbon Monoksida

Di atmosfer, gas karbon monoksida (CO) ditemukan dalam jumlah sedikit, yaitu sekitar 0,1 ppm. Namun, didaerah perkotaan dengan lalu lintas yang padat, konsentrasi gas CO dapat mencapai 10-15 ppm. Gas CO yang terhirup dapat bereaksi dengan hemoglobin pada sel darah merah sehingga menghalangi pengangkutan oksigen yang sangat dibutuhkan tubuh. Efek yang ditimbulkan diantaranya adalah pusing, sakit kepala, rasa mual, ketidaksadaran (pingsan), kerusakan otak dan bahkan bisa sampai kematian. Gas CO yang terhirup dapat pula berdampak pada kulit dan menyebabkan masalah jangka panjang pada penglihatan.

KOnsentrasi CO di Udara (ppm)	Konsentrasi COHb dalam darah (%)	Gangguan pada tubuh
3	0,98	Tidak ada
5	1,30	Belum begitu terasa
10	2,10	Gangguan sistem saraf sentral
20	3,70	Gangguan panca indera
40	6,90	Gangguan fungsi jantung
60	10,10	Sakit kepala
80	13,30	Sulit bernapas
100	16,50	Pingsan-kematian

2. Karbon Dioksida (CO2), Hidrokarbon: semua hasil pembakaran menghasilkan gas ini, begitu juga proses industri. Gas ini menimbulkan efek sistematik, karena meracuni tubuh dengan cara pengikatan hemoglobin yang amat vital bagi oksigenasi jaringan tubuh akibatnya apabila otak kekurangan oksigen dapat menimbulkan kematian. Dalam jumlah kecil dapat menimbulkan gangguan berpikir, gerakan otot, gangguan jantung.
3. Nitrogen dioksida (NO2)

Pada konsentrasi jangka pendek yang melebihi 200 mikrogram per merter kubik, nitrogen dioksida dianggap sebagai gas beracun yang menyebabkan peradangan yang signifikan pada saluran pernapasan. NO2 adalah sumber utama dari aerosol nitrat yang membentuk pecahan kecil dari partikulat. Sumber utama emisi antropogenik NO2 adalah proses pembakaran (pemanas, pembangkit listrik, mesin kendaraan, dan kapal).

Studi epidemiologis menunjukkan bahwa gejala bronkitis pada anak yang memiliki asma meningkat setelah paparan jangka panjang terhadap NO2. Pengurangan fungsi paru-paru juga terkait dengan NO2.

Nitrogen dioksida (NO2), Nitrogen Oksida (N2O), Nitrogen Monoksida (NO), Nitrogen Dioksida (NO2): gas-gas ini berasal dari berbagai jenis pembakaran, gas buang kendaraan bermotor, peledak, pabrik pupuk. Efek: mengganggu sistem pernapasan dan melemahkan sistem pernapasan paru dan saluran napas sehingga paru-paru mudah terserang infeksi. Jika bereaksi dengan air akan membentuk senyawa yang bersifat asam, sehingga dapat menimbulkan hujan asam. Hujan asam yang turun bersama hujan akan merusak tumbuhan yaitu dapat menghalangi pengambilan nitrogen, merusak mikroorganisme tanah/air dan mengganggu kehidupan hewan air tawar.

4. Sulfur dioksida (SO2)

SO2 adalah gas tidak berwarna dengan bau yang tajam. Ini dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar fosil (batu bara dan minyak), dan peleburan bijih mineral yang mengandung sulfur. Sumber antropogenik utasa SO2 adalah pembakaran bahan bakar fosil yang mengandung sulfur untuk pemanasan domestik, pembangkit listrik dan kendaraan bermotor.

SO2 dapat mempengaruhi sistem pernapasan dan fungsi paru-paru, dan menyebabkan iritasi mata. Radang saluran pernapasan penyebab batuk, sekresi lendir, asma, bronkitis kronis, dan membuat orang lebih rentan terhadap infeksi pada saluran pernapasan. Pasien rumah sakit untuk penyakit dan kematian akibat masalah jantung terus meningkat ketika tingkat SO2 tinggi.

Oksida sulfur (Sox) dan Nitrogen Oksida (NOx) Gas belerang oksida misalnya belerang dioksida (SO2), dihasilkan oleh batu bara, bahan bakar minyak yang mengandung sulfur, pembakaran limbah pertanah, dan proses dalam industri. Dampak: efek iritasi pada saluran napas sehingga menimbulkan gejala batuk dan sesak napas.

5. Klorofluokarbon (CFC) Diantara alat-alat perlengkapan rumah tangga ataupun kantor masih ada yang menggunakan alat pendingin berupa gas CFC seperti di atmosfer mampu bertahan dalam jangka waktu es, hair spray, AC dan lain-lain. Gas CFC sukar terurai, di atmosfer CFC mampu bertahan dalam jangka waktu sangat lama. Agar dapat hilang membutuhkan waktu hingga seratus tahun. Gas CFC yang bercampur dengan udara mampu merusak lapisan ozon.
6. Hidrokarbon Sulfida (H2S) Hidrogen Sulfida (H2S): dihasilkan dari kawah gunung yang masih aktif dan dapat menimbulkan bau yang tidak sedap, dapat merusak indra penciuman (nervous olfactory).
7. Amoniak (NH3) Amoniak berasal dari proses industri. Amoniak menimbulkan bau yang tidak sedap menyengat. Dan dapat menyebabkan gangguan sistem pernapasan, penciuman. bronchitis, merusak.

2. Polusi Udara dalam BentukPartikulat indra

Partikulat (partikel) adalah pencemaran udara yang dapat berada bersama-sama bahan / bentuk pencemaran lain, macam-macam partikulat:

1. Aerosol: tersebarnya partikel halus zat padat atau cairan dalam gas atau udara.
2. Kabut (fog): aerosol yang berupa butiran air yang berada diudara.
3. Asap (smoke): campuran antara butir padatan dan cairan terhembus melayang diudara.
4. Debu (dust): aerosol yang berupa butiran melayang diudara karena adanya hembusan angin.
5. Fume: aerosol yang berasal dari kondensasi uap logam
6. Plume: asap yang keluar dari cerobong asap suatu industri.
7. Smoge: campuran dari smoke dan fog.

5. Dampak Pencemaran udara

1. Bagi Manusia

Polusi udara berasal dari berbagai sumber, dengan hasil pembakaran bahan bakar fosil merupakan sumber utama. Contoh sederhana adalah pembakaran mesin diesel yang dapat menghasilkan partikulat (PM), nitrogen oksida, dan precursor ozon yang semuanya merupakan polutan berbahaya.  Polutan yang ada diudara dapat berupa gas (misal SO2, NOx, CO, Volatile Organic Compounds) ataupun partikulat.  Polutan berupa partikulat tersuspensi, disebut juga PM (Particulate Matter) merupakan salah satu komponen penting terkait dengan pengaruhnya terhadap kesehatan. PM dapat diklasifikasikan menjadi 3; yaitu coarse PM (PM kasar atau PM2,5-10) berukuran 2,5-10 μm, bersumber dari abrasi tanah, debu jalan (debu dari ban atau kampas rem), ataupun akibat agregasi partikel sisa pembakaran. Partikel seukuran ini dapat masuk dan terdeposit di saluran pernapasan utama pada paru (trakheobronkial); sedangkan fine PM (<2,5 μm) dan ultrafine (<0,1 μm) berasal dari pembakaran bahan bakar fosil dan dapat dengan mudah terdeposit dalam unit terkecil saluran napas (alveoli) bahkan dapat masuk ke sirkulasi darah sistemik. Klasifikasi berdasar ukuran ini juga terkait dengan akibat buruk partikel tersebut terhadap kesehatan.

Mekanisme terjadinya gangguan kesehatan akibat polusi udara secara umum

Efek yang ditimbulkan oleh polutan tergantung dari besarnya pajanan (terkait dosis/kadarnya di udara dan lama/waktu pajanan) dan juga faktor kerentanan host (individu) yang bersangkutan (misal: efek buruk lebih mudah terjadi pada anak, individu pengidap penyakit jantung-pembuluh darah dan pernapasan, serta penderita diabetes melitus).  Pajanan polutan udara dapat mengenai bagian tubuh manapun, dan tidak terbatas pada inhalasi ke saluran pernapasan saja. Sebagai contoh, pengaruh polutan udara juga dapat menimbulkan iritasi pada kulit dan mata. Namun demikian, sebagian besar penelitian polusi udara terfokus pada efek akibat inhalasi/terhirup melalui saluran pernapasan mengingat saluran napas merupakan pintu utama masuknya polutan udara kedalam tubuh. Selain faktor zat aktif yang dibawa oleh polutan tersebut, ukuran polutan juga menentukan lokasi anatomis terjadinya deposit polutan dan juga efeknya terhadap jaringan sekitar. Fine PM (<1 μm) dapat dengan mudah terserap masuk ke pembuluh darah sistemik. Indikator akibat pajanan jangka pendek dan jangka panjang polutan terhadap kesehatan dapat dilihat pada Tabel 2.

Berikut ini beberapa mekanisme biologis bagaimana polutan udara mencetuskan gejala penyakit:

1. Timbulnya reaksi radang/inflamasi pada paru, misalnya akibat PM atau ozon.
2. Terbentuknya radikal bebas/stres oksidatif, misalnya PAH(polyaromatic hydrocarbons).
3. Modifikasi ikatan kovalen terhadap protein penting intraselular seperti enzim-enzim yang bekerja dalam tubuh.
4. Komponen biologis yang menginduksi inflamasi/peradangan dan gangguan system imunitas tubuh, misalnya golongan glukan dan endotoksin.
5. Stimulasi sistem saraf otonom dan nosioreseptor yang mengatur kerja jantung dan saluran napas.
6. Efek adjuvant (tidak secara langsung mengaktifkan sistem imun) terhadap sistem  imunitas tubuh, misalnya logam golongan transisi dan DEP/diesel exhaust particulate.
7. Efek procoagulant yang dapat menggangu sirkulasi darah dan memudahkan penyebaran polutan ke seluruh tubuh, misalnya ultrafine PM.
8. Menurunkan sistem pertahanan tubuh normal (misal: dengan menekan fungsi alveolar makrofag pada paru).

Tabel 2. Pengaruh polusi udara terhadap kesehatan jangka pendek dan jangka panjang

Pajanan jangka pendek

Perawatan di rumah sakit, kunjungan ke Unit Gawat Darurat atau kunjungan rutin dokter, akibat penyakit yang terkait dengan respirasi (pernapasan) dan kardiovaskular. Berkurangnya aktivitas harian akibat sakit Jumlah absensi (pekerjaan ataupun sekolah) Gejala akut (batuk, sesak, infeksi saluran pernapasan) Perubahan fisiologis (seperti fungsi paru dan tekanan darah)

Pajanan jangka panjang

Kematian akibat penyakit respirasi/pernapasan dan kardiovaskular  Meningkatnya Insiden dan prevalensi penyakit paru kronik (asma, penyakit paru osbtruktif kronis) Gangguan pertumbuhan dan perkembangan janin Kanker

Sumber: WHO dan ATS (American Thoracic Society) 2005

Polutan udara spesifik yang banyak berpengaruh terhadap kesehatan

1. Particulate Matter (PM)

Penelitian epidemiologis pada manusia dan model pada hewan menunjukan PM10 (termasuk di dalamnya partikulat yang berasal dari diesel/DEP) memiliki potensi besar merusak jaringan tubuh. Data epidemiologis menunjukan peningkatan kematian serta   eksaserbasi/serangan yang membutuhkan perawatan rumah sakit tidak hanya pada penderita penyakit paru (asma, penyakit paru obstruktif kronis, pneumonia), namun juga pada pasien dengan penyakit kardiovaskular/jantung dan diabetes. Anak-anak dan orang tua sangat rentan terhadap pengaruh partikulat/polutan ini, sehingga pada daerah dengan kepadatan lalu lintas/polusi udara yang tinggi biasanya morbiditas penyakit pernapasan (pada anak dan lanjut usia) dan penyakit jantung/kardiovaskular (pada lansia) meningkat signifikan. Penelitian lanjutan pada hewan  menunjukan bahwa PM dapat memicu inflamasi paru dan sistemik serta  menimbulkan kerusakan pada endotel pembuluh darah (vascular endothelial dysfunction) yang memicu proses atheroskelosis dan infark miokard/serangan jantung koroner. Pajanan lebih besar dalam jangka panjang juga dapat memicu terbentuknya kanker (paru ataupun leukemia) dan kematian pada janin. Penelitian terbaru dengan follow up hampir 11 tahun menunjukan bahwa pajanan polutan (termasuk PM10) juga dapat mengurangi fungsi paru bahkan pada populasi normal di mana belum terjadi gejala pernapasan yang mengganggu aktivitas.

2. Ozon

Ozon merupakan oksidan fotokimia penting dalam trofosfer. Terbentuk akibat reaksi fotokimia dengan bantuan polutan lain seperti NOx, dan Volatile organic compounds. Pajanan jangka pendek/akut dapat menginduksi inflamasi/peradangan pada paru dan menggangu fungsi pertahanan paru dan kardiovaskular. Pajanan jangka panjang dapat menginduksi terjadinya asma, bahkan fibrosis paru. Penelitian epidemiologis pada manusia menunjukan pajanan ozon yang tinggi dapat meningkatkan jumlah eksaserbasi/serangan asma.

3. NOx dan SOx

NOx dan SOx merupakan co-pollutants yang juga cukup penting. Terbentuk salah satunya dari pembakaran yang kurang sempurna bahan bakar fosil. Penelitian epidemologi menunjukan pajanan NO2,SO2 dan CO meningkatkan kematian/mortalitas akibat penyakit kardio-pulmoner (jantung dan paru) serta meningkatkan angka perawatan rumah sakit akibat penyakit-penyakit tersebut.

2. Dampak terhadap tanaman

Tanaman yang tumbuh di daerah dengan tingkat pencemaran udara tinggi dapat terganggu pertumbuhannya dan rawan penyakit, antara lain klorosis, nekrosis, dan bintik hitam. Partikulat yang terdeposisi di permukaan tanaman dapat menghambat proses fotosintesis.

3. Hujan asam

pH biasa air hujan adalah 5,6 karena adanya CO2 di atmosfer. Pencemar udara seperti SO2 dan NO2 bereaksi dengan air hujan membentuk asam dan menurunkan pH air hujan. Dampak dari hujan asam ini antara lain:

• Mempengaruhi kualitas air permukaan
• Merusak tanaman
• Melarutkan logam-logam berat yang terdapat dalam tanah sehingga memengaruhi kualitas air tanah dan air permukaan
• Bersifat korosif sehingga merusak material dan bangunan

4. Efek rumah kaca

Efek rumah kaca disebabkan oleh keberadaan CO2, CFC, metana, ozon, dan N2O di lapisan troposfer yang menyerap radiasi panas matahari yang dipantulkan oleh permukaan bumi. Akibatnya panas terperangkap dalam lapisan troposfer dan menimbulkan fenomena pemanasan global. Dampak dari pemanasan global adalah:

• Peningkatan suhu rata-rata bumi
• Pencairan es di kutub
• Perubahan iklim regional dan global
• Perubahan siklus hidup flora dan fauna

5. Kerusakan lapisan ozon

Lapisan ozon yang berada di stratosfer (ketinggian 20–35 km) merupakan pelindung alami bumi yang berfungsi memfilter radiasi ultraviolet B dari matahari. Pembentukan dan penguraian molekul-molekul ozon (O3) terjadi secara alami di stratosfer. Emisi CFC yang mencapai stratosfer dan bersifat sangat stabil menyebabkan laju penguraian molekul-molekul ozon lebih cepat dari pembentukannya, sehingga terbentuk lubang-lubang pada lapisan ozon.