 |
| Asap polutan dari cerobong yang akan menyebar ke atmosfer mengikuti kondisi parameter meteorologi Gambar: https://cosmosmagazine.com |
Pendahuluan
Pencemaran udara merupakan masalah serius yang memerlukan pemahaman mendalam. Artikel ini akan membahas definisi pencemaran udara, sumber-sumbernya, serta mendalami proses dispersi vertikal dan stabilitas atmosfer yang memengaruhi penyebaran polutan.
Apa itu Pencemaran Udara?
Pencemaran udara adalah senyawa kimia, partikel kecil debu, atau limbah dari makhluk hidup yang melayang di udara.
Pencemaran udara dapat menyebabkan kerusakan atau ketidaknyamanan bagi manusia atau makhluk hidup lain di lingkungan kita, negara, dan seluruh bumi.
Pencemaran udara dihasilkan baik dari aktivitas manusia maupun kejadian alam. Sumber manusia sebagian besar terkait dengan pembakaran bahan bakar fosil (seperti gas buang pabrik dan gas buang kendaraan), tetapi juga termasuk polusi rumah tangga dan pertanian.
Sumber alam termasuk debu yang dihasilkan oleh angin, gas dari ternak seperti sapi atau domba, kebakaran hutan, dan aktivitas vulkanik.
Proses Transformasi Kimia
Campuran rasio spesies kimia di troposfer diatur oleh empat jenis proses, yaitu:
Emisi polutan
Polutan dikeluarkan ke atmosfer melalui berbagai sumber, misalnya, pembakaran bahan bakar fosil, emisi biogenik, dll.
Reaksi kimia
Reaksi foto kimia, reaksi hidrokimia, dll., menyebabkan pembentukan dan penghilangan spesies di atmosfer.
Transportasi
Perpindahan oleh angin menjauhkan polutan atau spesies yang bereaksi dari sumber asal mereka;
Deposisi
semua spesies yang mengapung di troposfer akhirnya didepositkan kembali ke permukaan Bumi atau melarikan diri dari atmosfer ke luar angkasa (jumlah yang tidak signifikan).
Deposisi bahan yang mengapung di troposfer terjadi dalam dua bentuk: 'deposisi kering', yang terjadi karena tarikan gravitasi pada partikulat yang mengapung; dan 'deposisi basah', di mana penghilangan melalui presipitasi terlibat.
Pencemaran Udara dan Meteorologi
Selama pelepasan polutan ke atmosfer, semuanya akan terangkut mengikuti pergerakan udara dan selanjutnya seiring waktu tingkat konsentrasi polutan udara di atmosfer diencerkan.
Parameter meteorologi seperti suhu udara, kelembaban, kecepatan angin, arah angin, tinggi campuran, stabilitas atmosfer, turbulensi, suhu dan inversi atmosfer, akan mempropagasi proses penipisan dan dispersi polutan.
1. Vektor Angin
Angin dianggap sebagai parameter vektor, memiliki kecepatan dan arah. Gerakan horizontal vektor ini biasanya dipertimbangkan di mana gerakan vertikal relatif rendah.
Melalui pergerakan angin, pelepasan polutan yang terus menerus diencerkan di titik pelepasan, sesuai arah aliran angin. Oleh karena itu, konsentrasi di plume dan kecepatan angin berbanding terbalik satu sama lain.
Adalah fakta yang diketahui bahwa kecepatan angin adalah fungsi dari ketinggian vertikal, dan sebanding dengan hukum daya ketinggian vertikal, yaitu hubungan antara kecepatan angin pada ketinggian yang berbeda.
Eksponen (α) terutama bergantung pada stabilitas atmosfer, berkisar antara 0,07 (tidak stabil) hingga 0,55 (stabil) (Turner, 1994).
Ketika angin mengalir di permukaan sepanjang suatu jalur, itu menciptakan gesekan selama perjalanan, disebut panjang kasar (RL; z0), yang bergantung pada tinggi, ruang, dan gradien kecepatan angin.
RL adalah faktor penting untuk pemodelan yang bervariasi antara 0,001 dan 0,3 m pada level tanah, ~0,5 hingga 1 m untuk daerah pinggiran kota, dan 1 hingga 3 m untuk daerah perkotaan.
2. Turbulensi
Ini juga terkait dengan osilasi angin dalam gerakan melingkar (eddi) yang berorientasi secara umum pada vertikal atau horizontal atau di antara semua jalur. Ini juga merupakan faktor penyebab di mana parsel udara tercemar diencerkan di atmosfer.
Ada dua jenis turbulensi: turbulensi mekanis dan turbulensi angin naik. Ketika kecepatan angin meningkat dengan aliran udara yang lebih cepat di sebelahnya, disebut turbulensi mekanis (Haq dan Schwela, 2008). Turbulensi angin naik adalah hasil dari pemanasan atau pendinginan udara dekat permukaan Bumi.
Udara hangat naik, menciptakan zona tekanan rendah, disebut turbulensi angin naik positif, bertentangan dengan selama inversi suhu malam, yang menghasilkan atmosfer menjadi stabil, menghambat gerakan vertikal, dan disebut turbulensi angin naik negatif.
3. Ketinggian Campuran (mixing height)
Ini adalah ketinggian maksimum untuk dispersi polutan troposfer. Dalam kondisi tidak stabil,
pencampuran vertikal kuat dari tanah hingga sekitar 1 km dapat terlihat.
Ketinggian pencampuran ini jauh lebih rendah dalam kondisi atmosfer stabil. Pada hari yang cerah, aliran udara panas naik adalah fenomena umum yang menyebabkan ketidakstabilan di atmosfer. Seri gerakan naik dan kompensasi turun akan menghasilkan dispersi polutan ke arah vertikal dan semua arah mungkin lainnya.
Pada malam hari yang cerah dengan angin ringan, turbulensi angin naik menunjukkan nilai minimum. Dalam kondisi netral, fluks panas bersih di tanah ditemukan sekitar nol.
4. Laju Turun (lapse rate)
Ini adalah laju perubahan suhu ambient saat bergerak ke atas melalui troposfer. Laju turun (LR) positif ketika suhu turun dengan ketinggian yang meningkat, nol ketika tidak ada perubahan suhu yang diamati, dan negatif ketika suhu berbanding lurus dengan ketinggian (yaitu inversi suhu).
Laju turun normal, atau LR lingkungan, merujuk pada saat satu parsel udara terjebak pada ketinggian tertentu. Selanjutnya, laju turun sangat bervariasi karena pengaruh fenomena atmosfer seperti radiasi, konveksi, dan kondensasi.
Diperkirakan bahwa laju turun rata-rata sekitar 6,5°C per km di troposfer, sedangkan laju turun adiabatik melibatkan perubahan suhu karena udara yang naik atau turun melalui troposfer. Laju turun adiabatik biasanya dibedakan berdasarkan kekeringan dan kelembaban.
Dispersi Vertikal
Apa itu Plume? Sebuah plume adalah kolom cairan, gas, atau debu, bergerak melalui yang lain. Secara umum, kita menggunakan istilah plume untuk menjelaskan hal-hal seperti asap keluar dari cerobong asap atau uap dari cerobong asap pembangkit listrik.
Sebuah plume juga bisa berupa awan hujan, awan salju, dan bahkan napas Anda sendiri!
Plume menjadi lebih lebar saat polutan bepergian lebih jauh dari sumbernya. Penyebaran ini disebut dispersi. Plume "mendispersikan" ketika tepi plume mencampur dengan udara sekitarnya. Plume memiliki konsentrasi yang lebih rendah semakin jauh dari sumbernya.
Fenomena-fenomena Terkait Dispersi Vertikal dan Stabilitas Atmosfer
Penjelasan mendalam diberikan untuk lima fenomena yang terkait dengan penyebaran polusi udara dan stabilitas atmosfer, yaitu coning, looping, fanning, lofting, dan fumigation. Setiap fenomena dijelaskan dengan deskripsi, proses, dan dampaknya terhadap dispersi polutan udara.
 |
| Penyebaran vertikal dalam berbagai kondisi untuk ketinggian rendah dan tinggi dari sumbernya (T: Suhu, θ: Selang adiabatik) Gambar: Chakraborty, Monojit & Sangeeta, Bansal & Renu, M & Amit, A. (2019). Air-Pollution modelling aspects: an overview.. 10.1079/9781786393890.0079. |
Coning
Coning adalah fenomena yang terjadi saat kondisi atmosfer netral, di mana adiabatik kering dan gradien suhu isotermal (tidak ada perubahan suhu dengan ketinggian) antara suhu udara dan ketinggian. Fenomena ini sering terjadi selama periode berawan atau berangin.
Pada kondisi ini, arus turbulen terdispersi secara horizontal dan vertikal, membentuk pola yang menyerupai kerucut. Polusi udara kemudian tersebar dengan baik dalam berbagai arah.
Looping
Looping terjadi pada kondisi atmosfer yang tidak stabil, di mana suhu udara menurun secara signifikan dengan ketinggian (laju turun suhu super-adiabatik) dan pemanasan matahari menciptakan udara tidak stabil.
Polusi udara yang terus-menerus diemisikan membentuk loop besar, yang naik dari permukaan ke ketinggian dan kembali ke tinggi plume. Looping menciptakan pergerakan vertikal dan horizontal yang kompleks dalam dispersi polusi udara.
Fanning
Fanning terjadi saat kondisi atmosfer di mana adiabatik kering dan gradien suhu isotermal di sepanjang tinggi plume invert (inversi suhu rendah di atas tinggi plume).
Plume dengan ketinggian pencampuran yang lebih rendah tersebar secara horizontal tetapi tidak bercampur secara vertikal. Ini menghasilkan pola yang menyerupai kipas dan menciptakan penyebaran polusi udara yang terbatas secara vertikal.
Lofting
Lofting terjadi pada kondisi atmosfer di mana di atas tinggi plume tidak stabil dan di bawahnya stabil. Situasi ini menciptakan pola di mana pencemaran naik ke atmosfer, sehingga memiliki dampak yang lebih sedikit pada tingkat permukaan.
Pencemaran terangkat ke atmosfer yang tidak stabil di atas tinggi plume, yang menyebabkan penurunan dampak di tingkat tanah.
Fumigation
Fumigation terjadi saat kondisi inversi suhu malam hari, di mana suhu udara di dekat permukaan turun di bawah suhu udara di atasnya, menciptakan inversi suhu super-adiabatik.
Inversi suhu menyebabkan plume mencapai permukaan tanah sepanjang panjang plume, dan turbulensi ini disebut "fumigation."
Pemanasan matahari menyebabkan laju turun suhu super-adiabatik di level tanah, menciptakan kondisi ini, terutama pada malam hari dengan langit cerah dan angin ringan membentuk dasar untuk memahami dampak lingkungan dari aktivitas manusia dan alamiah di atmosfer.
Dampak Terhadap Lingkungan
Pencemaran udara berdampak serius pada lingkungan dan kesehatan manusia. Pemahaman tentang proses dispersi vertikal dan stabilitas atmosfer penting untuk pengelolaan lingkungan yang berkelanjutan.
Kesimpulan
Pencemaran udara adalah tantangan global. Dengan memahami proses dispersi vertikal dan faktor-faktor meteorologi, kita dapat mengembangkan strategi untuk mengurangi dampak negatifnya.
Kesadaran dan tindakan berkelanjutan dapat membantu pelestarian lingkungan dan kesejahteraan manusia.
Referensi
- Chakraborty, Monojit & Sangeeta, Bansal & Renu, M & Amit, A. (2019). Air-Pollution modelling aspects: an overview.. 10.1079/9781786393890.0079.
- https://static.lawrencehallofscience.org/scienceview/scienceview.berkeley.edu/html/view/plume.php
- https://airquality.climate.ncsu.edu/2021/06/06/atmospheric-dispersion-and-pollution-transport/
0 Comments
Terima kasih atas komentarnya. Mohon tidak meletakkan link hidup yah.