Pencemaran udara adalah proses masuknya atau dimasukkannya zat pencemar ke udara oleh aktivitas manusia atau alam yang menyebabkan berubahnya tatanan udara sehingga kualitas udara turun sampai ke tingkat tertentu dan tidak dapat berfungsi lagi sesuai peruntukannya. Keberadaan zat pencemar dalam udara dapat membahayakan makhluk hidup termasuk manusia. Oleh karena itu, upaya pengamatan kualitas udara terutama di lingkungan tempat tinggal sangat perlu dilakukan.
Perlu dilakukannya simulasi untuk mengetahui bagaimana penyebaran polutan di udara. Dalam melakukan analisa pemodelan penyebaran polutan di udara, dibutuhkan perangkat bantuan untuk mempermudah dalam melakukan analisa. Adapun beberapa aplikasi komputer sistem pemodelan pencemaran udara, yaitu antara lain Industrial Source Complex Short Term 3 (ISCST3) dan The American Meteorology Society-Environmental Protection Agency Regulatory Model (AERMOD).
Gambar 1. ISC-AERMOD View
1. Software Industrial Source Complex Short Term 3 (ISCST3)
Industrial Source Complex Short Term 3 (ISCST3) adalah sebuah program model pencemaran udara yang dirancang secara khusus untuk menganalisis dispersi pencemar udara pada kawasan industri berdasarkan model Gauss. ISCST3 dilengkapi dengan sistem perhitungan data meteorologi dan analisis pengaruh bangunan pada proses downwash serta dapat diintegrasikan dengan program pemetaan berbasis data spasial.
Program ISCST3 (Industrial Source Complex Short Term 3) mampu memodelkan emisi dari berbagai sumber (titik, garis, area dan volume) dengan dasar persamaan steady-state Gaussian (USEPA, 1995). Model ini merupakan model referensi USEPA dalam model dispersi dan telah banyak digunakan di belahan dunia termasuk yang dilakukan di Bandung (Martiany, 2001). Model ini menggunakan data meteorologi per-jam untuk mengantisipasi fenomena plume rise, transport, difusi, dan deposisi. Asumsi yang digunakan dalam model ini adalah : final plume rise, stack tip downwash, buoyancy induced dispersion, tidak memperhitungkan data-data yang hilang, default wind profile exponent, default in vertical temperatur gradient, “upper bound” value for supersquat building (USEPA, 1995).
Kelebihan program Industrial Source Complex Short Term 3 (ISCST3) antara lain :
- Tidak memerlukan sumber daya komputer yang signifikan, ISCST3 dapat dijalankan di hampir semua PC desktop dan biasanya dapat memproses satu tahun penuh data meteorologi dalam hitungan menit.
- Mudah digunakan, ISCST3 memiliki antarmuka pengguna grafis (GUI) yang ramah pengguna dan sejumlah kecil variabel input diperlukan.
- Banyak digunakan, pengetahuan yang dikembangkan dengan baik karena banyak pengguna dan hasilnya dapat dengan mudah dibandingkan antara studi yang berbeda.
- Memiliki hasil yang konservatif untuk sumber pendek (<100 m) atau sumber tingkat rendah , model ini lebih mungkin untuk memperkirakan konsentrasi di permukaan tanah yang melebihi perkiraan, yang menawarkan beberapa tingkat keamanan dalam lingkungan peraturan saat menilai pelepasan dari sumber-sumber pendek atau rendah.
Kelemahan program Industrial Source Complex Short Term 3 (ISCST3) antara lain :
- Efek kausalitas
Model Gaussian-plume mengasumsikan bahan polutan diangkut dalam garis lurus secara instan (seperti seberkas cahaya) ke reseptor yang mungkin beberapa jam atau lebih dalam waktu transportasi jauh dari sumbernya. Mereka tidak memperhitungkan fakta bahwa angin mungkin hanya bertiup dengan kecepatan 1 m/s dan hanya akan menempuh jarak 3,6 km dalam satu jam pertama. Ini berarti bahwa model plume tidak dapat menjelaskan efek kausalitas. Fitur ini menjadi penting dengan reseptor pada jarak lebih dari beberapa kilometer dari sumbernya.
- Kecepatan angin rendah
Model Gaussian-plume 'rusak' selama kecepatan angin rendah atau kondisi tenang karena ketergantungan kecepatan angin terbalik dari persamaan plume kondisi t, dan ini membatasi penerapannya. Sayangnya, dalam banyak keadaan, kondisi inilah yang menghasilkan hasil dispersi terburuk untuk banyak jenis sumber. Model ini biasanya menetapkan kecepatan angin minimum 0,5 atau 1 m/s dan terkadang menimpa atau mengabaikan data masukan di bawah ini dengan batas bawah ini.
· Lintasan garis lurus Straight
Di daerah medan sedang, model ini biasanya akan melebih-lebihkan efek pelampiasan medan selama kondisi stabil karena model ini tidak memperhitungkan putaran atau kenaikan angin yang disebabkan oleh medan itu sendiri. CTDM dan SCREEN dirancang untuk mengatasi masalah ini.
· Kondisi meteorologi yang seragam secara spasial
Model software Gaussian harus mengasumsikan bahwa atmosfer seragam di seluruh domain pemodelan, dan bahwa kondisi transportasi dan dispersi tidak berubah cukup lama untuk bahan mencapai reseptor. Di atmosfer, kondisi yang benar-benar seragam jarang terjadi. Perairan, perbukitan dan kenampakan medan lainnya, perbedaan penggunaan lahan, karakteristik permukaan, dan kelembapan permukaan (misalnya ladang pertanian beririgasi vs tidak beririgasi) semuanya menghasilkan ketidakhomogenan dalam struktur lapisan batas yang dapat mempengaruhi pengangkutan dan penyebaran polutan.
2. Software AERMOD
The American Meteorology Society-Environmental Protection Agency Regulatory Model (AERMOD) merupakan perangkat lunak berbasis model Gaussian plume yang direkomendasikan oleh US EPA untuk simulasi kualitas udara (EPA, 2005) yang memerlukan 2 input data agar dapat beroperasi, yaitu data planetary boundary layer (PBL), yang merupakan bagian yang mendukung data meteorologi untuk AERMOD yang terdiri dari surface data file dan profile data file, dan kontur lokasi (Steven dkk.,2004). AERMOD merupakan model disperse spasial kualitas udara yang ditujukan untuk pemenuhan terhadap peraturan, dan mampu memprediksi penyebaran kualitas udara hingga 50 sumber yang berbeda-beda (sumber titik, luas, atau volume), selain itu penyebaran kualitas udara dari sumber sumber bergerak juga dapat diprediksi oleh perangkat lunak ini (Zou dkk., 2010).
Sistem pemodelan AERMOD yang dikembangkan oleh US Environmental Protection Agency merupakan plume model mutakhir yang menggabungkan dispersi udara berbasiskan struktur turbulensi planetary boundary layer dan profil elevasi muka tanah. Data meteorologi yang diperlukan oleh AERMOD terdiri dari surface profile dan upper air data. Kedua data tersebut dapat diperoleh dari hasil keluaran model WRF baik sebagai data primer maupun data sekunder yang harus diturunkan dari data primer. Data yang diperoleh dari WRF harus diolah terlebih dahulu sebelum dapat digunakan oleh AERMOD. Solusi perangkat lunak yang dikembangkan dalam penelitian ini memungkinkan untuk mengotomasi proses pemodelan meteorologi, ekstrasi dan pemrosesan data dari WRF hingga menjadi input untuk AERMOD. AERMOD, melalui program AERMAP, dapat memproses data elevasi tanah dalam format Digital Elevation Model (DEM).
Kelebihan program AERMOD antara lain :
- Kelebihan AERMOD dibandingkan dengan perangkat lunak lainnya adalah kemampuannya dalam memprediksi ground level concentration (GLC) akibat dari pengaruh planetary boundary layer (PBL) (Yang dkk., 2007)
- Banyak digunakan, pengetahuan yang dikembangkan dengan baik karena banyak pengguna dan hasilnya dapat dengan mudah dibandingkan antara studi yang berbeda.
- AERMOD juga menyertakan PRIME (Plume Rise Model Enhancements) yang merupakan algoritme untuk memodelkan efek downwash yang dibuat oleh gumpalan polusi yang mengalir di atas bangunan di dekatnya.
Kelemahan program AERMOD antara lain :
- Tidak ada memori tentang emisi jam sebelumnya
Dalam menghitung konsentrasi permukaan tanah setiap jam, model plume tidak memiliki memori kontaminan yang dilepaskan selama jam-jam sebelumnya. Keterbatasan ini sangat penting untuk simulasi yang tepat dari pemecahan inversi pagi hari, pengasapan dan daur ulang polutan di kota-kota.
- Kecepatan angin rendah
Model Gaussian-plume 'rusak' selama kecepatan angin rendah atau kondisi tenang karena ketergantungan kecepatan angin terbalik dari persamaan plume kondisi tunak, dan ini membatasi penerapannya. Sayangnya, dalam banyak keadaan, kondisi inilah yang menghasilkan hasil dispersi terburuk untuk banyak jenis sumber. Model ini biasanya menetapkan kecepatan angin minimum 0,5 atau 1 m/s dan terkadang menimpa atau mengabaikan data masukan di bawah ini dengan batas bawah ini.
