PROSES TERJADINYA HUJAN ASAM

Hujan Asam

Hujan Asam

Hujan asam diartikan sebagai segala macam hujan dengan pH di bawah 5,6. Hujan secara alami bersifat asam (pH sedikit di bawah 6) karena karbondioksida (CO2) di udara yang larut dengan air hujan memiliki bentuk sebagai asam lemah. Jenis asam dalam hujan ini sangat bermanfaat karena membantu melarutkan mineral dalam tanah yang dibutuhkan oleh tumbuhan dan binatang. Istilah hujan asam pertama kali digunakan Robert Angus Smith pada tahun 1972. Ia menguraikan tentang keadaan di Manchester, sebuah kawasan industri di bagian utara Inggris. Hujan asam ini pada dasarnya merupakan bagian dari peristiwa terjadinya deposisi asam. Deposisi asam terdiri dari dua jenis, yaitu deposisi kering dan deposisi basah. Deposisi kering adalah peristiwa terkenanya benda dan molekul hidup oleh asam yang ada dalam udara. Hal ini bisa terjadi di daerah perkotaan, karena adanya pencemaran udara dari lalu lintas yang berat dan daerah yang langsung terkena udara yang tercemar dari pabrik. Dapat pula terjadi di daerah perbukitan yang terkena angin yang membawa udara yang mengandung asam. Deposisi kering biasanya terjadi di tempat dekat sumber pencemaran. Sedangkan deposisi basah ialah turunnya dalam bentuk hujan.

Hal ini terjadi apabila asam di dalam udara larut ke dalam butir-butir air di awan. Jika kemudian turun hujan dari awan itu, air hujannya akan bersifat asam. Dalam bahasa Inggris peristiwa ini disebut dengan rain-out. Deposisi basah dapat pula terjadi karena hujan turun melalui udara yang mengandung asam, sehingga asam itu larut ke bumi. Peristiwa ini disebut wash-out.

Menurut Bambang Yulianto (1993) masalah deposisi asam terjadi di lapisan atmosfer terendah, yaitu di troposfer. Asam yang terkandung didalam deposisi asam ialah asam sulfat (H2SO4) dan asam nitrat (NHO3). Keduanya merupakan asam yang sangat kuat. Asam sulfat berasal dari gas SO2 dan asam nitrat, terutama dari gas NOx yang melalui proses fisik dan kimia di udara membentuk keasaman. Proses yang terjadi sangatlah kompleks yang melibatkan proses transportasi dan transformasi. Kontribusi air hujan untuk mengikat zat-zat polutan tersebut membentuk keasaman dalam bentuk senyawa H2SO4 dan NHO3.

Dalam konteks ini, dalam ilmu kimia, derajat keasaman diukur dengan pH yang menunjukkan kadar ion H+ yang terdapat dalam sebuah larutan yang dinyatakan dalam -log kadar H+. Karena pH menggunakan skala logaritma, tiap skala berarti kelipatan 10. Misalnya, pH 3 adalah 10 kali lebih asam dari pada pH 4 dan 100 kali asam dari pH 5. Sedangkan hujan yang normal, yaitu hujan yang tidak tercemar, mempunyai pH sekira 5,6. Jadi, bersifat agak asam. Hal ini disebabkan gas CO2 didalam air hujan. Asam karbonat itu bersifat asam yang tercemar oleh asam yang kuat, pH air hujan turun dibawah 5,6. Hujan inilah yang merupakan hujan asam.

Polutan yang berperan akan terjadinya hujan asam adalah zat SO2 dan NOx di udara. Sekira 50% SO2 yang ada didalam atmosfer adalah alamiah, antara lain dari letusan gunung berapi dan kebakaran hutan yang alamiah. Sedangkan yang 50% lagi adalah antropogenik, yaitu berasal dari aktivitas manusia, terutama dari pembakaran bahan-bahan fosil (BBF) dan peleburan logam. Namun, di daerah yang banyak mempunyai industri dan lalu lintas berat, SO2 yang antrofogenik lebih tinggi. Kadar SO2 tertinggi terdapat pada pusat industri di Eropa, Amerika Utara dan Asia Timur. Di Eropa Barat, 90% SO2 adalah antrofogenik. Di Inggris, 2/3 SO2 berasal dari pembangkit listrik batu bara, di Jerman 50% dan di Kanada 63%.

Emisi terbesar SO2 di dunia adalah pabrik pelebur tembaga dan nikel di Sundbury, Ontario, Kanada yang mengemisikan SO2 632.000 ton/tahun. Adapun pembentukan asam sulfat dalam fase gas oleh emisi SO2 di udara terjadi dengan bantuan radikal hidroksil (OH), sehingga terbentuklah kembali radikal OH. Oleh sebab itu selama masih terdapat NO di atmosfer, dapatlah terbentuk asam sulfat tanpa mengurangi kadar OH. Dengan demikian semakin banyak SO2 makin banyak pula asam sulfat yang terbentuk.

Kemudian, seperti halnya SO2, 50% NOx dalam atmosfer adalah alamiah dan 50% antrofogenik. Pembakaran BBF juga merupakan sumber terbesar NOx sehingga di negara dengan industri maju NOx yang antrofogenik lebih besar dari pada yang alamiah. Emisi NOx dalam tahun 1980 diperkirakan sebesar 9,2 juta ton di Eropa, 19,3 juta ton di Amerika Serikat, dan 1,8 juta ton di Kanada. Instalasi pembangkit listrik dan kendaraan bermotor merupakan sumber utama NOx. NOx berasal juga dari aktivitas jasad renik tanah, di mana untuk kehidupannya menggunakan senyawa organik yang mengandung N. Oksida N itu merupakan hasil sampingan dari aktivitas jasad renik tersebut.

Pupuk N dalam tanah yang tidak terserap tumbuhan juga mengalami perombakan kimia fisik dan biologi yang menghasilkan oksida N. Semakin banyak digunakan pupuk N, semakin tinggi pula produksi oksida tersebut. Sebagian dari oksida N tersebut di udara berubah menjadi asam nitrat. Sumber asam nitrat yang lain ialah amonia (NH3). NH3 sebenarnya bersifat basa, tetapi keberadaannya di udara menetralisasi asam dengan pembentukan garam (NH4)2 dan NH4NO3 kemudian dioksidasi menjadi asam nitrat. Sumber utama NH3 ialah pertanian dan peternakan, yaitu pupuk dan kotoran ternak.

Untuk emisi yang berasal dari transportasi (pencemaran udara akibat aktivitas transportasi besarnya 33-50% dari pencemaran total pada udara) dengan menggunakan metode pengubah katalik (catalytic converter). Namun, alat ini hanya dapat dipergunakan pada kendaraan dengan bahan bakar minyak (BBM) bensin dan tidak pada mesin diesel. Hujan asam juga disebabkan oleh belerang (sulfur) yang merupakan pengotor dalam bahan bakar fosil serta nitrogen di udara yang bereaksi dengan oksigen membentuk sulfur dioksida dan nitrogen oksida. Zat-zat ini berdifusi ke atmosfer dan bereaksi dengan air untuk membentuk asam sulfat dan asam nitrat yang mudah larut sehingga jatuh bersama air hujan. Air hujan yang asam tersebut akan meningkatkan kadar keasaman tanah dan air permukaan yang terbukti berbahaya bagi kehidupan ikan dan tanaman. Usaha untuk mengatasi hal ini saat ini sedang gencar dilaksanakan.

Sumber

Secara alami hujan asam dapat terjadi akibat semburan dari gunung berapi dan dari proses biologis di tanah, rawa, dan laut. Akan tetapi, mayoritas hujan asam disebabkan oleh aktivitas manusia seperti industri, pembangkit tenaga listrik, kendaraan bermotor dan pabrik pengolahan pertanian (terutama amonia). Gas-gas yang dihasilkan oleh proses ini dapat terbawa angin hingga ratusan kilometer di atmosfer sebelum berubah menjadi asam dan terdeposit ke tanah. Hujan asam karena proses industri telah menjadi masalah yang penting di Republik Rakyat Cina, Eropa Barat, Rusia dan daerah-daerah di arahan anginnya. Hujan asam dari pembangkit tenaga listrik di Amerika Serikat bagian Barat telah merusak hutan-hutan di New York dan New England. Pembangkit tenaga listrik ini umumnya menggunakan batu bara sebagai bahan bakarnya.

Proses yang terlibat dalam pemecahan Asam ( catatan: bahwa hanya SO2 dan NOX memegang peran penting dalam hujan asam).

Lehr et. Al ( 2005) membagi 3 jenis polutan utama yang menyebabkan terjadinya hujan asam yaitu sulfur dioksida(SO2), nitrogen oksida (NOx)  dan volatile organic compounds (VOCs) atau zat-zat organic yang mudah menguap. Sumber dari kandungan sulfur alami diudara sebagian besar sekitar 25 sampai 30% berasal dari letusan gunungapi seperti di El Chichon tahun 1982 atau Gunung Pinatubo pada tahun 1991.  Hidrokarbon juga dapat menyebabkan hujan asam, asam karboksilik, HCOO, dan asam metilkarboksilik, CH3CO, merupakan hasil dari oksidasi emisi biota laut maupun darat. Selain secara alami gas sulfur juga berasal dari pembakaran batubara (Tjasyono, 2004, Lehr et. Al, 2005,) dan berasal dari emisi industri. Pada tahun 1983  United Nations Environment Programme memperkirakan besarnya sulfur yang dilepaskan antara 80-288  juta ton tiap tahunnya dan sekitar 69 juta ton diantaranya berasal dari aktivitas manusia. (http://www.ace.mmu.ac.uk, 2010).

Nitrogen oksida (NOr = NO + NO2) selain berasal dari letusan gunungapi, sumber dari zat ini adalah dari emisi tanah, kilat, pertukaran gas stratosfer-troposfer, dan pembakaran biomassa. NO  merupakan hasil pembakaran bahan bakar hidrokarbon, baik bahan bakar fosil maupun dari biomassa. besarnya oksida nitrogen yang dilepaskan antara 20-90  juta ton tiap tahunnya dari alam dan sekitar 24 juta ton diantaranya berasal dari aktivitas manusia (http://www.ace.mmu.ac.uk), 2010). Amoniak dihasilkan dari emisi pupuk. Sumber-sumber pencemar ini berasar dari pembuangan asap mesin (kendaraan bermotor dan stasiun pembangkit energy) dan pembakaran biomassa (Tjasyono, 2004). Produksi N2O (termasuk CO2, HNO3, dan CH4) dapat menyebabkan dampak lain yaitu efek rumah kaca dimana N2O memiliki masa tinggal lebih dari 150 tahun di atmosfer sebelum terurai (Crutzen, 1987 dalam Lehr et. Al ( 2005).

Pembentukan hujan asam

Secara sederhana, reaksi pembentukan hujan asam sebagai berikut:

\begin{matrix}<br /><br />
S_{(s)}+O_{2(g)}\rightarrow SO_{2(g)} \\<br /><br />
2 SO_{2(g)}+O_{2(g)}\rightarrow 2 SO_{3(g)} \\<br /><br />
SO_{3(g)} +H_2O_{(l)}\rightarrow H_2SO_{4(aq)}\\<br /><br />
\end{matrix}” src=”<a href=http://upload.wikimedia.org/math/c/0/1/c0147a9bbb3bf6eceb55698109084751.png&#8221; />

Bukti terjadinya peningkatan hujan asam diperoleh dari analisis es kutub. Terlihat turunnya kadar pH sejak dimulainya Revolusi Industri dari 6 menjadi 4,5 atau 4. Informasi lain diperoleh dari organisme yang dikenal sebagai diatom yang menghuni kolam-kolam. Setelah bertahun-tahun, organisme-organisme yang mati akan mengendap dalam lapisan-lapisan sedimen di dasar kolam. Pertumbuhan diatom akan meningkat pada pH tertentu, sehingga jumlah diatom yang ditemukan di dasar kolam akan memperlihatkan perubahan pH secara tahunan bila kita melihat ke masing-masing lapisan tersebut.

Sejak dimulainya Revolusi Industri, jumlah emisi sulfur dioksida dan nitrogen oksida ke atmosfer turut meningkat. Industri yang menggunakan bahan bakar fosil, terutama batu bara, merupakan sumber utama meningkatnya oksida belerang ini. Pembacaan pH di area industri kadang-kadang tercatat hingga 2,4 (tingkat keasaman cuka). Sumber-sumber ini, ditambah oleh transportasi, merupakan penyumbang-penyumbang utama hujan asam.

Hujan asam terdiri dari berbagai macam ion baik anion maupun kation. Kondisi keseimbangan ionnya adalah

[H] + [Nat] + [Na4] + 2[Ca2] = 2[SO421 + 2[S032] + [NOfl + [C1] + [OH] + [HCO3] + 2[CO32]

Hal utama yang mempengaruhi pH hujan adalah karbon dioksida (CO2) dalam bentuk asam karboksilik dalam air. Reaksi karbon dioksida adalah sebagai berikut
CO2 gas + H20 –> H2CO3 (2)
H2CO3 –>HCO3 + H (3)
HCO3 –>CO3 + H
Emisi SO2, NO, dan NH3 merupakan transformasi dari bentuk gas kemudian larut dalam air hujan dimana terjadi reaksi kimia antara gas dan air. Sulfur dioksida ditransformasikan sebagai berikut:

SO2+OH –> HOSO2

Dalam bentuk cair, reaksi lain dapat terjadi. Contohnya:

SO2 + H2O SO2 x H2O (14)
SO2 x H2O–> HSO3 + H (15)
HSO3 –> S032 + H

Nitirit oksida (NO) sangat cepat beroksidasi menjadi NO2, khususnya ketika bereaksi dengan ozon:
NO +O3–>NO2 +O2
Dari situ terlihat bahwa NO mengalami trasnformasi menjadi asam nitrit ketika bereaksi dengan hidroksida
NO2+OH–>HNO3

3. Cara Pengukuran

Hujan asam diukur menggunakan skala pH, air murni memiliki pH sekitar 7 sedangkan hujan yang normal bersifat agak asam karena adanya kandungan karbon dioksida yang terlarut didalamnya sehingga pH-nya sekitar 5,5. Pengukuran hujan asam dapat menggunakan botol, kemudian air hujan ditampung dalam botol tersebut. Dengan menggunakan indicator pH maka tingkat kebasaan maupun keasaman hujan dapat diketahui. Jika ingin mengetahui pengaruh hujan asam pada batuan sesuatu yang dapat dilakukan adalah menampung air hujan pada botol dengan corong terbalik, kemudian air yang tertampung diteteskan pada batuan yang diuji. Pengujian dapat dilakukaan pada batuan beku dan batuan sedimen. Sebagai contoh batuan beku yang diambil untuk sampel adalah batu andesit sedangkan batu sedimen berupa batu gamping. Sifat batu granit yang sudah asam maka ketika terkena tetes air hujan yang asam, batu tersebut tidak ikut terlarut. Sebaliknya, pada batu gamping yang memiliki sifat basa, maka batu gamping akan terlarut dan air yang melarutkan batu tersebut menjadi keruh.

Masalah hujan asam tidak hanya meningkat sejalan dengan pertumbuhan populasi dan industri tetapi telah berkembang menjadi lebih luas. Penggunaan cerobong asap yang tinggi untuk mengurangi polusi lokal berkontribusi dalam penyebaran hujan asam, karena emisi gas yang dikeluarkannya akan masuk ke sirkulasi udara regional yang memiliki jangkauan lebih luas. Sering sekali, hujan asam terjadi di daerah yang jauh dari lokasi sumbernya, di mana daerah pegunungan cenderung memperoleh lebih banyak karena tingginya curah hujan di sini.

Terdapat hubungan yang erat antara rendahnya pH dengan berkurangnya populasi ikan di danau-danau. pH di bawah 4,5 tidak memungkinkan bagi ikan untuk hidup, sementara pH 6 atau lebih tinggi akan membantu pertumbuhan populasi ikan. Asam di dalam air akan menghambat produksi enzim dari larva ikan trout untuk keluar dari telurnya. Asam juga mengikat logam beracun seperi alumunium di danau. Alumunium akan menyebabkan beberapa ikan mengeluarkan lendir berlebihan di sekitar insangnya sehingga ikan sulit bernapas. Pertumbuhan Phytoplankton yang menjadi sumber makanan ikan juga dihambat oleh tingginya kadar pH.

Tanaman dipengaruhi oleh hujan asam dalam berbagai macam cara. Lapisan lilin pada daun rusak sehingga nutrisi menghilang sehingga tanaman tidak tahan terhadap keadaan dingin, jamur dan serangga. Pertumbuhan akar menjadi lambat sehingga lebih sedikit nutrisi yang bisa diambil, dan mineral-mineral penting menjadi hilang. Ion-ion beracun yang terlepas akibat hujan asam menjadi ancaman yang besar bagi manusia. Tembaga di air berdampak pada timbulnya wabah diare pada anak dan air tercemar alumunium dapat menyebabkan penyakit Alzheimer.

Sejarah

Hujan asam dilaporkan pertama kali di Manchester, Inggris, yang menjadi kota penting dalam Revolusi Industri. Pada tahun 1852, Robert Angus Smith menemukan hubungan antara hujan asam dengan polusi udara. Istilah hujan asam tersebut mulai digunakannya pada tahun 1872. Ia mengamati bahwa hujan asam dapat mengarah pada kehancuran alam.

Walaupun hujan asam ditemukan pada tahun 1852, baru pada tahun 1970-an para ilmuwan mulai mengadakan banyak melakukan penelitian mengenai fenomena ini. Kesadaran masyarakat akan hujan asam di Amerika Serikat meningkat pada tahun 1990-an setelah di New York Times memuat laporan dari Hubbard Brook Experimental Forest di New Hampshire tentang banyaknya kerusakan lingkungan yang diakibatkan oleh hujan asam.

Metode Pencegahan

Di Amerika Serikat, banyak pembangkit tenaga listrik tenaga batu bara menggunakan Flue gas desulfurization (FGD) untuk menghilangkan gas yang mengandung belerang dari cerobong mereka. Sebagai contoh FGD adalah wet scrubber yang umum digunakan di Amerika Serikat dan negara-negara lainnya. Wet scrubber pada dasarnya adalah tower yang dilengkapi dengan kipas yang mengambil gas asap dari cerobong ke tower tersebut. Kapur atau batu kapur dalam bentuk bubur juga diinjeksikan ke dalam tower sehingga bercampur dengan gas cerobong serta bereaksi dengan sulfur dioksida yang ada, Kalsium karbonat dalam batu kapur menghasilkan kalsium sulfat ber pH netral yang secara fisik dapat dikeluarkan dari scrubber. Oleh karena itu, scrubber mengubah polusi menjadi sulfat industri.

Di beberapa area, sulfat tersebut dijual ke pabrik kimia sebagai gipsum bila kadar kalsium sulfatnya tinggi. Di tempat lain, sulfat tersebut ditempatkan di land-fill.

About these ads