KIMIA LINGKUNGAN

1. Pemahaman konsep lingkungan2. Lingkungan dan pencemaran3. Lingkungan udara dan Pencemaran udara4. Lingkungan Air dan Pencemaran air5. Lingkungan tanah dan Pencemaran Tanah6. Memahami kualitas lingkungan

Metoda PembelajaranKuliah/diskusiTugas khusu/presentasi

Penilaian: 1. UTS 2. UAS

3. Presentasi Tugas

KIMIA LINGKUNGAN

Peningkatan kualitas hidup manusia

Revolusi Industri di benua Eropa dan Amerika

Mesin-mesin produksi

Eksploitasi sumber daya alam baik renewable maupun non renewable

Kerusakan lingkungan hidup

Apa itu lingkungan hidup?Lingkungan hidup adalah kesatuan ruang dengan semua

benda, daya, keadaan, dan makhluk hidup, termasuk didalamnya manusia dan perilakunya, yang mempengaruhi kelangsungan perikehidupan dan kesejahteraan manusia serta makhluk hidup lainnya.

Komponen lingkungan hidup: lingkungan fisik-kimia; lingkungan biologi; lingkungan sosial dan budaya; lingkungan keslingmas; lingkungan hankamnas

Kimia Lingkungan

Studi tentang sumber, reaksi, transport, dampak dan nasib spesi kimia dalam lingkungan air, tanah, dan lingkungan udara, serta dampak pemanfaatan teknologi.

Teknologi

Geosfer Biosfer

Atmosfir Hidrosfer

Siklus materiAtmosfer

BiosferAntrosfer

HidrosferGeosfer

Bahasan Kimia lingkungan:

Lingkungan Udara

(Atmosfer)

Lingkungan tanah

(Geosfer)

Lingkungan Air

(Hidrosfer)

ATMOSFER

AtmosfirAtmosfir = lapisan gas yang menyelimuti permukaan bumi.

Bumi

1

2

3

4 4 300 km , Thermosfer

3 50 km, Mesosfer

2 40 km, Stratosfer

1 10 km, Troposfer

Exosfer

Stratifikasi Atmosfer

Troposfer

Stratosfer

Mesosfer

Termosfer

Subscript b

Height Above Sea Level Static PressureStandard Temperature(K)

Temperature Lapse Rate

(m) (ft) (pascals) (inHg) (K/m) (K/ft)

0 0 0 101325 29.92126 288.15 -0.0065 -0.0019812

1 11,000 36,089 22632.1 6.683245 216.65 0.0 0.0

2 20,000 65,617 5474.89 1.616734 216.65 0.001 0.0003048

3 32,000 104,987 868.019 0.2563258 228.65 0.0028 0.00085344

4 47,000 154,199 110.906 0.0327506 270.65 0.0 0.0

5 51,000 167,323 66.9389 0.01976704 270.65 -0.0028 -0.00085344

6 71,000 232,940 3.95642 0.00116833 214.65 -0.002 -0.0006096

This is the most recent version and differs from previous versions only above 32km:

[edit] See also

The basic assumptions made for the 1962 version were:[1]

air is a clean, dry, perfect gas mixture (cp/cv = 1.40)molecular weight to 90 km of 28.9644 (C-12 scale)principal sea-level constituents are assumed to be:

N2–78.084%O2–20.9476%Ar–0.934%CO2–0.0314%Ne–0.001818%He–0.000524%CH4–0.0002%.

assigned mean conditions at sea level are as follows : P = 101325 Pa = 0.1013250 MN/m2 = 2116.22 psf = 14.696 psiT = 288.15 K = 15 °C = 59 °Fρ = 1.225 0 kg/m3 = 0.0764734 lbm/ft3

g = 9.80665 m/s2 = 32.174 1 ft/s2

R = 8.31432 J/mol-K = 1545.31 ft lb/lbmol-°R.

Material yang lazim saling dipertukarkan dari

keAtmosfer Hidrosfer Biosfer Geosfer Antrosfer

Atmosfer - H2O O2 H2S, partikulat

SO2, CO2

Hidrosfer H2O - CH2O Mineral terlarut

Polutan air

Biosfer O2 , CO2 H2O - Mineral nutrisi

Pupuk

Geosfer H2O H2O Material organik

- Limbah berbahaya

Antrosfer O2 , N2 H2O Bahan pangan

Mineral -

N2 atmosfir

NO3-

NO3-

NH3

N2ONitrogen Organik

Fiksasi N2 kimia

Fiksasi N2

oleh mikroorganismeDenitrifikasi

Nitrosomonas

Nitrobacter

Sinteisis nitrat kimiawi

SIKLUS NITROGEN

SIKLUS OKSIGEN2 CO + O2 → CO2

{CH2O} + O2 → CO2 + H2O

Ca2+ + CO3= → CaCO3

CO2 + H2O + hv → [CH2O} + O2

Atmosfer

Biosfer

Hidrosfer

Reaksi kimia di atmosferReaksi fotokimia

Radikal bebas dan ion di atmosfer

Reaksi Oksigen atmosfer

Reaksi nitrogen di atmosfer

PENCEMARAN UDARAAdanya bahan-bahan asing atau enegi didalam udara dapat menyebabkan fungsi udara terganggu.

Pencemaran udara adalah masuknya atau dimasukkannya zat, energi, dari komponen lain ke dalam udara ambien oleh kegiatan manusia, sehingga mutu udara turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan udara ambien tidak dapat memenuhi fungsinya; (PPRI 41 th 1999)

Udara : Udara ambien

Udara emisi

Udara ambien adalah udara bebas dipermukaan bumi pada lapisan troposfir yang berada di dalam wilayah yurisdiksi Republik Indonesia yang dibutuhkan dan mempengaruhi kesehatan manusia, makhluk hidup dan unsur Lingkungan hidup lainnya

Udara Emisi adalah zat, energi dan/atau komponen lain yang dihasilkan dalam suatu kegiatan yang masuk dan/atau dimasukkannya ke dalam udara ambien yang mempunyai dan/atau tidak mempunyai potensi sebagai unsur pencemar;

KOMPOSISI UDARA KERING DIATAS PERMUKAAN TANAH

Nitrogen N2 78,08 %

Oksigen O2 20,95 %

Argon Ar 0,934 %

Karbon dioksida CO2 0,035 %

Neon Ne 1,82 x 10- 3 %

Krypton Kr 1,14 x 10- 4 %

Helium He 5,24 x 10- 4 %

Xenon Xe 8,7 x 10- 6 %Selain komponen kimia tersebut disebut zat asing atau polutan

Penyebab Pencemaran udaraFaktor alam : Angin, letusan gunung berapi, proses pembusukan, petir

Faktor manusia ( antropogenik) : Pemanfaatan teknologi dan pemakaian zat kimia

Sumber alamiahGunung berapiKebakaran hutanKebakaran gedung dsbBadai pasirAngin topanDsb.

Sumber antropogenik. Limbah gas dari industri:

Pembakaran sampah

Kendaraan bermotor

Kegiatan pertambangan

Limbah Gas IndustriIndustri Besi dan Baja:

-

Industri Pulp dan Kertas

PLTU Batubara

Industri Semen

No. Jenis industri Proses Alat yang digunakan

Limbah udara yang dihasilkan

Limbah cair yang dihasilkan

1. Tekstil

2. Elektroplating

3. Mie

4. Pulp dan kertas

5. Pengolahan kelapa sawit

6. Minyak goreng kelapa/Kopra

7. Kembang gula

8. Industri Baja dan besi

9. Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)

10. Eksplorasi dan produksi Migas

No. Jenis industri Proses Alat dan bahan yang digunakan

Limbah udara yang dihasilkan

Limbah cair yang dihasilkan

1. Tekstil a. Pemintalan

b. Pewarnaan

c. Pencelupan

d. Power station

2. Elektroplating a. Pikling

b. Rinsing

c. Plating

d. Finishing

Polutan Gas an organik di UdaraDebu/partikulat

NOx

SOx

H2S

NH3

CO

HC

Konsentrasi Gas ppm gas = jumlah molekul polutan dalam dalam satu juta molekul udara.

Konversi satuan:

g m-3 ppm

M (mol L-1)

Contoh: 350 g m-3 NO2 = ? ppm

Jumlah molekul NO2 = 350 x10-6g x 1mol/(46)g

= 7,61x10-6 x 6,02 x1023

= 45,8 x 1017 molekul Udara = gas ideal

PV = nRT

n = PV/RT

n = jumlah mol

P = tekanan (1 atm)

R = tetapan gas = 0,082 L atm/(mol K)

n = PV/RT

= 1 atm x 1000 L/ (0,082 L atm mol-1 K-1 x 298 K)

= 40,92 mol

V = 1m3 = 1000L

= 40,92 mol x 6,02 x 1023 molekul/mol

= 2,46 x 1025 molekul

= 2,46 x 1019 juta mol

350 g m-3 NO2 =45,8 x 1017 molekul/ (2,46 x 1019) juta mol

= 18,618 x 10-2 ppb

= 0,186 ppm

Atau 350 ug m-3 / 1,2 kg m-3 = 291,7 ppb = 0,291 ppm

Perhitungan pH air hujanNO2 + H2O ⇆ HNO3

[HNO3]aq = kH x P kH = tetapan Henri

= 3,5 mol L-1 atm-1 x (1-0,0313)atm x 0,291 ppm x 10-4 %/ppm

= 9,87 x 10-5 mol L-1

HNO3 ⇆ H+ + NO3- maka [HNO3] = [H+]

pH air hujan = - log [H+]

= - log 9,87 x 10-5

= 4,00

Konversi satuan gas NO2 dan perhitungan pH air hujan

ug/m3 Jumlahmolekul ppm mol/L (M) pH air hujan

50 6,54674E+17 0,026613 9,0229E-06 5,04

100 1,30935E+18 0,053226 1,8046E-05 4,74

150 1,96402E+18 0,079838 2,7069E-05 4,57

200 2,6187E+18 0,106451 3,6092E-05 4,44

250 3,27337E+18 0,133064 4,5115E-05 4,35

300 3,92804E+18 0,159677 5,4138E-05 4,27

350 4,58272E+18 0,186289 6,316E-05 4,20

400 5,23739E+18 0,212902 7,2183E-05 4,14

450 5,89207E+18 0,239515 8,1206E-05 4,09

500 6,54674E+18 0,266128 9,0229E-05 4,04

550 7,20141E+18 0,29274 9,9252E-05 4,00

600 7,85609E+18 0,319353 0,00010828 3,97

650 8,51076E+18 0,345966 0,0001173 3,93

700 9,16543E+18 0,372579 0,00012632 3,90

750 9,82011E+18 0,399191 0,00013534 3,87

800 1,04748E+19 0,425804 0,00014437 3,84

850 1,11295E+19 0,452417 0,00015339 3,81

900 1,17841E+19 0,47903 0,00016241 3,79

950 1,24388E+19 0,505642 0,00017144 3,77

1000 1,30935E+19 0,532255 0,00018046 3,74

pH air hujan

3,00

3,25

3,50

3,75

4,00

4,25

4,50

4,75

5,00

5,25

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100

[NO2]gas (ug m-3)

pH

air

hu

jan

NOxgas

Reaksi dalam air

Awan

Reaksi fasa gas

ROG Sinar matahari

Reaksi fotokimia

O3, HO2, RO2, OH

NO3

aerosol

RNO3 HNO3

NH3

Evaporasi

NOx ⇆ HNO3

k

K = 1261[O3]1,45 S-1,34 [NOx] -0.12

K = Laju transformasi NO2 HNO3 (persen per jam)

S = indeks stabilitas udara (2-6) klas B=2, C=3, D=4,E=5

dan F=6

Reaksi fotokimiaE = h atau E = hc/, sedangkan = C

h = tetapan Planck

= 6,626218 x 10-34 Js

c = Kecepatan cahaya = 2,997925 x 108 ms-1

hc = 119,627 kJ mol-1 nm

JIka panjang gelombang dalam nm, maka untuk satu mol:

O2 2O H = 495 kJ mol-1

= 119,627 kJ mol-1 nm / 495 kJ mol-1 = 241 nm, UV

O2 + UV foton 2O

(nm)

E

(kJ mol-1)

Keterangan

220 544 Batas serapan O2 kuat

290 413 Batas UV-B pada permukaan

320 374 Batas daerah UV-A

400 299 Ungu, batas sinar tampak

750 160 Merah, batas sinar tampak

Berapakah energi (kJ mol-1) yang berpadanan dengan foton yang memiliki panjang gelombang: 600nm dan 2000nm ?

Perubahan entalpi dekomposisi O3 menjadi O2 dan O, H = +105 kJ mol-1

Berapa panjang gelombang maksimum cahaya yang dapat menguraikan ozon, termasuk dalam daerah panjang gelombang apa (UV, visibel atau IR)?

Dengan menggunakan data entalpi yang ada, hitung panjang gelombang maksimum yang dapat mendissosiasikan NO2 menjjadi NO dan atom oksigen. Hitung ulang panjang gelombang yang menghasilkan disosiasi lengkap menjadi atom-atom bebas (N + 2O)

Hf0 (kJ mol-1) : NO2 = +33,2; NO=+90,2; N=+472,7, dan O=249,2

Polutan Organik di udaraPOP = Persisten organic polutan

Fok dan smog

Gas rumah kaca dan pemanasan global