Pendekatan Baru Model Distribusi Pencemar di Atmosfer Perkotaan (New Approach Of Urban Atmospheric Pollutant Distribution Model)

Assomadi, Abdu Fadli (2016) Pendekatan Baru Model Distribusi Pencemar di Atmosfer Perkotaan (New Approach Of Urban Atmospheric Pollutant Distribution Model). Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img]
Preview
Text
Disertasi_Assomadi_2016.pdf - Published Version

Download (5MB) | Preview
Official URL: http://its.ac.id

Abstract

Data monitoring kualitas udara ambien merupakan aspek penting dalam perencaaan kebijakan pengelolaan pencemar udara perkotaan. Namun, keberadaan data monitoring saat ini nampaknya belum mencukupi untuk keperluan tersebut. Sehingga pengelolaan kualitas udara juga menjadi tidak optimal, seperti yang terjadi pada kota-kota besar di Indonesia yang masih tercatat kejadian kualitas udara ambien tidak sehat antara 2 – 18 hari dalam setahun. Di Kota Surabaya keterbatasan jumlah stasiun pemantau (7 SUF) dan tidak dioperasikannya secara optimal menjadi masalah utama dalam penyediaan data yang dimaksud. Dalam 10 tahun terakhir, hanya 1, 2 atau 3 SUF saja yang pernah dioperasikan secara bersama menyediakan data monitoring. Idealnya untuk kota Surabaya diperlukan 5 – 13 stasiun pemantau kualitas udara yang dioperasikan secara bersamaan dan terus menerus sesuai kriteria yang ditentukan. Di samping pengoperasian stasiun pemantau udara, penggunaan model distribusi pencemar udara merupakan salah satu alternatif dalam penyediaan data, estimasi sebaran (pemetaan), dan evaluasi sumber sebagai dasar kebijakan pengelolaan. Beberapa model distribusi pencemar di atmosfer telah banyak dikembangkan dengan asumsi-asumsi umum, dispersi searah (sumbu-x), dan stabilitas atmosfer yang diestimasi secara terpisah. Model-model tersebut memerlukan banyak analisis pendukung dari data monitoring meteorologi lokal dan memerlukan banyak pendekata n. Dalam penelitian ini dilakukan pendekatan baru untuk menghasilkan model dispersi pencemar di atmosfer perkotaan. Pendekatan ini menggunakan konsep konveksi -difusi kontinuitas Navier-Stokes dan pendekatan Boussinesq yang diverifikasi dengan data meteorologi lokal perkotaan (radiasi, arah dan kecepatan angin) dan kualitas pencemar (sumber dan penerima/ambien). Model yang dihasilkan dapat diaplikasikan secara umum untuk sumber pencemar konservatif. Sedangkan untuk pencemar non konservatif (seperti NO2dan O3), model kinetika ditambahkan dengan pendekatan laju reaksi order satu sensitif terhadap intensitas radiasi pada sisa pencemar di udara. Persamaan -persamaan dasar dari proses ini diselesaikan dengan prinsip distribusi normal menurut invers Fourier. Pendekatan geometri matematik dan sifat akumulasi pencemar dalam media digunakan dalam penyelesaian akhir untuk menghasilkan model dispersi pencemar multi sumber. Model pendekatan ini selanjutnya digunakan untuk mengestimasi distribusi pencemar dari banyak sumber sesuai data rekaman kota Surabaya. Verifikasi terhadap hasil dilakukan dengan 1) membandingkan hasil estimasi mod el dan model terdahulu (Model Gauss); dan 2) membandingkan hasil estimasi model dengan data lapangan sesuai kriteria EPA. Hasil pendekatan dalam penelitian ini adalah model dispersi pencemar di atmosfer yang terintegrasi dengan mixing height, kestabilan atmosfer perkotaan, sensitif terhadap perubahan intensitas radiasi, temperatur permukaan, perubahan arah dan kecepatan angin, serta dipengaruhi kinetika reaksi untuk pencemar non-konservatif. Konstanta kinetika reaksi pencemar di atmosfer didasarkan pada reaksi fotokimia yang dipengaruhi oleh ketersediaan radiasi matahari dan sisa pencemar di atmosfer (terukur di ambien). Berdasar data radiasi dan pencemar di kota Surabaya, didapatkan konstanta kinetika pencemar NO2 untuk musim penghujan dan kemarau sebesar 1.1044 dan 0.9466(휇푔푚2⁄)2푤푎푡푡⁄. Verifikasi model dihasilkan dengan model dispersi Gauss menghasilkan konstanta kestabilan terintegrasi pada model yang dipengaruhi oleh kecepatan dan jarak dispersi. Verifikasi model dengan data monitoring Kota Surab aya telah memberikan hasil yang dekat dengan rekomendasi EPA (korelasi 0,572 dan simpangan 72 %). Korelasi dan simpangan model terhadap data lapangan menunjukkan masing-masing0,52 –0,76 dan 36 % di SUF4, 0,69 dan 162 % di SUF1, serta 0,61 dan 14,7 % di SUF3. =================================================================================================== Data of ambient air quality monitoring is an important aspect in designing management of urban air pollutant. However, the existence of recent air monitoring stations in many cities is inadequate to provide the required data for this purpose. This shows that many big cities in Indonesia including Surabaya still have unhealthy ambient air ranging between 2 – 18 days every year. Limited number of monitoring stations (7 SUF) and not optimally operated are the major problem in the provision of data. Over the last ten years, only 1 - 2 or 3 of all SUF has ever been simultaneously operated in providing monitoring data. Ideally for Surabaya, at least 5 – 13 continuous monitoring stations are required for being simultaneously operated in appropriate criteria for the purpose of providing data Beside of monitoring station, the air pollution distribution model can be used as an alternative methods for providing data, estimation of distribution (mapping), evaluation, and basic management policy. Several models have been developed in one direction disperse (in x-assumed array), and general atmospheric stability which are estimated separately. To execute these models are required many approaches and resources to support local meteorological analysis, therefore they are less practical when being applied. In this study, a new approach based on convection-diffusion concept, continuity equation (of Navier-Stokes) and Boussinesq approximation is conducted for urban atmospheric pollutant dispersion. The model result is verified with meteorological data and ambient quality monitored. In general, this model can be applied for conservative pollutant. For non-conservative pollutant (such as NO2 and O3 gasses), the kinetic approach must be added to the model. The kinetic is first order photo reaction for remaining pollutant and depending on radiation intensity. All of the resulted equations are solved by the principles of normal distribution according to the Fourier invers producing dispersion model for single source. The geometrical approach and pollutant accumulation principle are applied to generate dispersion model for multiple-source. Verification of the model results is conducted by comparing the estimation results of model 1) to the previous model (Gaussian model); and 2) to the field data according to the criteria of EPA. The results of the approach are the atmospheric pollutant dispersion model integrated with the mixing height, urban atmospheric stability, sensitive to radiation intensity, surface temperature, wind direction and speed changes, and also kinetics for non conservative pollutant. The kinetics constant are determined in scope of photochemical reaction of remaining pollutant and radiation intensity provided. Based on the data of radiation and pollutants in Surabaya city, kinetic constants for NO2 are obtained for 1.1044 and 0.9466(μg⁄m^2 )^2⁄watt on both rainy and dry seasons. Verification of resulted model with Gauss dispersion produce the stability constants integrated on resulted model. This constant was sensitive to the win speed and dispersion distance. Verification of resulted model with monitoring data from Surabaya was close to EPA recommendation (0.572 correlation and 72 % deviation). The correlation and deviation of model and data showed 0.52 to 0.76 and 36% for SUF4; 0.69 and 162% for SUF1; 0.61 and 14.7% for SUF3.

Item Type: Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords: mixing height; ambient air quality; Navier-Stokes continuity equation; Boussinesq approach; atmospheric stability; convection-diffusion.
Subjects: T Technology > TD Environmental technology. Sanitary engineering > TD883.5 Air--Pollution
Divisions: Faculty of Civil Engineering and Planning > Environment Engineering > (S3) PhD Theses
Depositing User: - ABDU FADLI ASSOMADI
Date Deposited: 10 Apr 2017 04:54
Last Modified: 06 Mar 2019 06:47
URI: http://repository.its.ac.id/id/eprint/3107

Actions (login required)

View Item View Item