Abstrak —Aktivitas  ndustri  semen  menghasilkan  emisi  berupa debu  yang  berpotensi  menimbulkan  pencemaran  lingkungan. Persebaran  debu  di  lingkungan  dipengaruhi  oleh  faktor meteorologi.  Dalam  penelitian  telah  dianalisis  kuantitas  emisi debu  dari  cerobong  industri  semen  dan  pola  sebarannya  pada periode rata-rata musim kemarau dan musim hujan. Pola dispersi debu di area sekitar industri diestimasi menggunakan persamaan umum  model  Gauss.  Karakteristik  udara  menggunakan  data iklim dari stasiun meteorologi Juanda, periode pengamatan tahun 2016  sampai  tahun  2017.  Perhitungan  konsentrasi  ambien dilakukan  pada  setiap  titik  dengan  perubahan  100  meter  searah angin (sumbu–x) dan arah tegak lurus arah angin (sumbu-y) dari masing-masing  titik  cerobong.  Hasil  ini  kemudian  dianalisis  dan digambarkan dalam peta kontur konsentrasi yang dioverlay pada peta wilayah penelitian. Hasil penelitian menunjukkan pola angin pada  kondisi  atmosfer  rata-rata  musim  kemarau  (bulan  April hingga  September)  dominan  ke  arah  timur  dengan  kondisi  kelas stabilitas atmosfer B diperoleh konsentrasi sebaran debu tertinggi adalah 444,26 µg/m 3 sedangkan pola angin pada kondisi atmosfer rata-rata  musim  hujan  (bulan  Oktober  hingga  Maret)  dominan ke  arah  barat  dengan  kondisi  kelas  stabilitas  atmosfer  C diperoleh konsentrasi sebaran tertinggi adalah 547,24 µg/m 3 .
Kata Kunci —Debu, Dispersi, Gauss, Majemuk, Semen.

## I. PENDAHULUAN
MISI  dominan  yang  dihasilkan  dari  proses  pembuatan semen  adalah  partikel  berupa  debu  dan  gas  seperti  SO 2 , NO 2 [1]).  Debu  merupakan  partikulat  padat  yang  berukuran antara  1-100  mikron  [2].  Pencemaran  udara  dapat  berakibat negatif terhadap lingkungan, antar lain dampak fisik atmosfer, ekonomi,  vegetasi,  flora  fauna,  kesehatan  manusia,  dan estetika  [3].  Hasil  penelitian  terdahulu  menunjukkan  paparan debu  terhirup  berkorelasi  dengan  gangguan  fungsi  paru  serta probabilitas  terjadinya  gangguan  fungsi  paru  pada  responden di tempat kerja [4].
Berdasarkan data meteorologi Kabupaten Tuban tahun 2017 kecepatan  angin  berkisar  antara  1,1-3  m/s  di  pagi  hari  dan  3- 3,9  m/s  pada  sore  hari  [5].  Kondisi  kecepatan  angin  dan kekuatan  radiasi  serta  lama  penyinaran  yang  cukup  tinggi  di Kabupaten  Tuban,  menyebabkan  suhu  udara  tinggi  dan menyebabkan  turbulensi  mekanis  arah  vertikal  lebih  baik, sehingga  menyebabkan  penekanan  lapisan  inversi  ke  level yang lebih tinggi dan area mixing height lebih luas  [6].  Melalui  model  dispersi,  dapat  diperkirakan konsentrasi  polutan  di  berbagai  titik  berdasarkan  kondisi
meteorologi  daerah  bersangkutan  menggunakan  perhitungan numeris [7]. Gaussian plume model adalah model matematika yang  digunakan  untuk  mempresentasikan  proses  dispersi polutan  di  udara  seperti  NOx,  SOx  dan  debu  terutama  dari sumber  titik  seperti  dispersi  di  sekitar  cerobong  asap  untuk mengestimasi impact polutan non-reaktif dari sumber titik atau garis [1] [8] [9].
Penelititan ini bertujuan untuk mendapatkan pola persebaran emisi  berupa  debu  berdasarkan  model  sebaran  Gauss  pada periode  musim  hujan  dan  kemarau  serta  mengetahui    nilai konsentrasi  maksimum  pencemar  berupa  debu  berdasarkan model sebaran Gauss yang berasal dar sumber industri semen.

## II. METODE PENELITIAN

## A. Pengumpulan Data
Pengumpulan  data  dilakukan  dengan  mengumpulkan referensi  yang  diperoleh  dari  didapatan  dari  jurnal, text  book , dan  sumber  lainya  yang  berkaitan  dengan  dispersi  polutan berupa debu di udara.
Data  sekunder  yang  digunakan  untuk  analisis  sebaran polutan adalah sebagai berikut:
1.  Data  emisi  debu  dari  cerobong  industri  semen Kabupaten  Tuban  dalam  kurun  waktu  satu  bulan terakhir tahun 2016.
2.    Data  kondisi  meteorologi  Kabupaten  Tuban  berupa data harian kecepatan angin dalam satu tahun terakhir (2016-2017) yang berasal dari BMKG Juanda.
3.  Data  pengukuran  kualitas  udara  ambien  di  sekitar wilayah ndustr semen.
4. Data posisi dan level ketinggian titik penerima polutan yang berasal dari Googl Earth.
Data yang digunakan untuk analisis persebaran debu adalah rata-rata  beban  emisi  dalam  satu  bulan  dan  kondisi  rata-rata meteorologi dalam satu tahun.

## B. Metode Analisis
1. Identifikasi Faktor Meteorologi
Identifikasi  terhadap  faktor  meteorologi  dilakukan dengan cara menghitung nilai rata-rata kecepatan angin, arah  angin  serta  temperatur  udara  pada  periode  bulan hujan  (Oktober-Maret)  dan  periode  bulan  kemarau (Maret-September) hasil pengukuran BMKG Juanda. 2. Penentuan Lokasi Titik Penerima Sebaran Polutan

## Pemodelan Dispersi Debu Industri Semen di Kabupaten Tuban Jawa Timur
Ardhi Rahmadhani, Joni Hermana, dan Abdu Fadli Assomadi Departemen Teknik LIngkungan, Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan dan Kebumian, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) e-mail : hermana@enviro.its.ac.id
E
Lokasi  titik  penerima  sebaran  polutan  disusun  dalam jarak  antar  masing-masing  titik  lokasi  adalah  100 meter serah arah angin dan 100 meter tegak lurus arah angin  dengan  ketinggian  1,5  meter  dari  permukaan tanah.
3. Perhitungan Konsentrasi Sebaran Polutan Metode  perhitungan  sebaran  polutan  dari  sumbe cerobong digunakan rumus Gaussian Plume Model .
(1)
Keterangan : C : konsentrasi polutan pada suatu titik ( x,y,z ), dalam gm -3 Q : laju emisi, dalam gs -1 σy : koefisien penyebaran horisontal ( y ), dalam m σz : koefisien penyebaran vertikal ( z ), dalam m u :  kecepatan  angin  rata-rata  pada  ketinggian  cerobong, dalam ms -1 x :  kepulan  horisontal  dari  sumber  pencemar  searah  arah angin, dalam m
y :kepulan horisontal tegak lurus arah angin, dalam m z :kepulan vertikal dari permukaan, dalam m
H : ketinggian efektif ( H=h+∆h ), dalam m h : ketinggian cerobong, dalam m
∆h : tinggi kepulan di atas cerobong, dalam m
Gambar  1.  Ilustrasi  Model  Penyebaran  Polutan  dari  Sumber  Titik  Berdasar Sebaran Gauss

## III. ANALISIS DAN PEMBAHASAN

## A. Karakteristik Sumber Emisi
Sumber  emisi  berasal  dari  aktivitas  industri  semen  yang dikeluarkan  melalui  cerobong.  Sumber  emisi  berasal  dari unit pengolahan yang berjumlah enam cerobong dengan karakteristik  yang  berbeda.  Profil  masing-masing  cerobang dapat dilihata pada Tabel 1 dan Tabel 2.
Tabel 1. Profil Cerobong Unit Pengolahan 1
Parameter Cerobong A Cerobong B Cerobong C Tinggi Cerobong (m) 108,8 29,65 43,5 Diameter (m) 4,2 2 2,55 Kecepatan alir (m/s) 12,5 7 10 Suhu Cerobong(C) 130 80 75 Elevasi sumber (mdpl) 33 33 33
Konsentrasi Emisi Rata2 (mg/m 3 ) 4,68 7,9 24,46 Beban emisi (g/s) 0,81 0,17 1,25

## B. Analisis Data Meteorologi
1. Suhu Udara
Suhu  udara  rata-rata  bulanan  pada  periode  musim  hujan (Oktober-Maret)  di  Kabupaten  Tuban  adalah  27,4  C sedangkan  suhu  udara  rata-rata  bulanan  pada  periode musim kemarau (April-September) adalah 28,1 C. 2. Arah dan Kecepatan Angin
Kecepatan  angin  rata-rata  bulanan  di  Kabupaten  Tuban pada musim hujan adalah 3,6 m/s ke arah Timur sementara pada  musim  kemarau  kecepatan  angin  rata-rata  adalah  3,8 m/s ke arah Barat.
3. Stabilitas Atmosfer
Kemantapan  (stabilitas)  udara  Pasquill  secara  periodik  di Kabupaten  Tuban  pada  musim  kemarau  dan  musim  hujan dari  hasil  analisis  stabilitas  atmosfer  diperoleh  bahwa stabilitas  mempunyai  variasi  antara  B  (tidak  stabil)  pada musim  kemarau  dan    stabilitas  C  (sedikit    stabil)  pada musim hujan.

## C. Perhitungan Konsentrasi Sebaran Polutan
Perhitungan nilai konsentrasi dilakukan pada titik penerima yang  telah  direncanakan.  Perhitungan  konsentrasi  emisi berdasarkan  persamaan  Gauss.  Perhitungan  dilakukan  pada masing-masing  sumber  emisi  terhadap  titik  penerima  yang selanjutnya nilai konsentrasi dari setiap sumber ke titik resptor akan diakumulasikan.
Gambar  2.  Grafik  Sebaran  Konsentrasi  Debu  Pada  Musim  Hujan  Pada Centerline (y = 0 m)
Gambar  3.  Grafik  Sebaran  Konsentrasi  Debu  Pada  Musim  Kemarau  Pada Centerline (y = 0 m )
Pada  Gambar  2  dan  Gambar  3  dapat  dilihat  bahwa konsentrasi  debu  yang  diterima  oleh  titik  penerima  pada musim  kemarau  dari  setiap  sumber  titik  sumber  cenderung lebih  rendah  dibandingkan  dengan  konsentrasi  debu  yang diterima  oleh  titik  penerima  pada  musim  hujan.  Hal  ini disebabkan karena perbedaan faktor cuaca yang meliputi suhu, kecepatan angin dan penyinaran matahari yang berbeda antara musim hujan dan kemarau. Faktor cuaca berpengaruh terhadap penentuan  kelas  stabilitas  yang  digunakan  sebagai  koefisien dalam  perhitungan  model.  Selain  itu  faktor  ketinggian  titik penerima  dari  muka  tanah  juga  terdapat  perbedaan  antara wilayah  penerima  emisi  musim  hujan  (sisi  timur  industri)  dan penerima  emisi  musim  kemarau  (sisi  barat  industri).  Tinggi cerobong berpengaruh terhadap nilai sebaran polutan. Semakin tinggi cerobong maka sebaran emisi akan lebih meluas hal ini dikarenakan  semakin  tinggi  suatu  tempat  maka  tekanan  udara ke  bawah  akan  semakin  berkurang  serta  angin  yang  bergerak semakin  cepat  sehingga  menyebabkan  emisi  debu  dapat terdispersi  cukup  luas  [10].  Sebaran  polutan  dengan konsentrasi  tertinggi  pada  musim  hujan  dan  kemarau  terdapat pada jarak kurang dari 1000 meter dari seumber pencemar.
Sebaran  debu  yang  bersumber  dari  setiap  cerobong menghasilkan konsentrasi debu tertinggi pada posisi koordinat yang berbeda. Nilai akumulasi sebaran debu tertinggi dihitung secara  simultan  dari  seluruh  sumber  pada  musim  hujan terdapat pada titik koordinat (598277,4 m; 9246348 m) dengan konsentrasi    547,24  µg/m 3 sedangkan  pada  musim  kemarau terdapat pada titik koordinat (597477,4 m; 9246348 m) dengan konsentrasi  444,26  µg/m 3 .  Hasil  perhitungan  konsentrasi sebaran  debu  tertinggi  yang  bersumber  dari  setiap  cerobong terdapat pada Tabel 3 dan Tabel 4.
Tabel 3.
Konsentrasi Sebaran Debu Tertinggi dari Setiap Sumber Pada Musim Hujan
Sumber Emisi Konsentrasi Debu (µg/m 3 ) Koordinat X (m) Y (m) Cerobong A 132,17 597477,4 9246548 Cerobong B 0,0000135 597977,4 9246448 Cerobong C 79,94 598277,4 9246548 Cerobong D 542,18 597877,4 9246348 Cerobong E 5,74 597877,4 9246148 Cerobong F 26,44 598277,4 9246348 Tabel 4. Konsentrasi Sebaran Debu Tertinggi dari Setiap Sumber Pada Musim Kemarau Sumber Emisi Konsentrasi Debu (µg/m 3 ) Koordinat X (m) Y (m) Cerobong A 155,32 597477,4 9246548 Cerobong B 13,81 597477,4 9246448 Cerobong C 82,46 597777,4 9246548 Cerobong D 432,35 597477,4 9246348 Cerobong E 5,86 597477,4 9246348 Cerobong F 27,27 597777,4 9246348

## D. Kontur Dispersi Polutan
Gambar  kontur  dispersi  hasil overlay dengan  peta  dari Google Earth dapat dilihat bahwa sebagian besar debu jatuh di wilyah sekitar industri. Penggambaran kontur konsentrasi debu
di udara ambien  hasil overlay software Surfer 10 dapat dilihat pada Gambar 5 dan Gambar 6 . Skala konsentrasi pada gambar kontur digambarkan melalui gradas warna. Konsentrasi rendah hingga  tinggi  digambarkan  dengan  warna  biru  muda  hingga warna ungu.
Gambar  4.  Kontur  Akumulasi  Konsentrasi  Emisi  Periode  Musim  Hujan  dari Seluruh Sumber Titik
Gambar  5.  Kontur  Akumulasi  Konsentrasi  Emisi  Periode  Musim  Kemarau dari Seluruh Sumber Titik
Dari  Gambar  4  dan  Gambar  5  dapat  diihat  bahwa  polutan tersebar  tidak  jauh  dari  sumber  emisi.  Sebaran  debu  pada tinggi  1,5  meter  dari  permukaan  tanah  tersebar  lebih  luas  di musim hujan.

## E. Tingkat Error Perhitungan Model
Tingkat error perhitungan dilakukan dengan membandingkan  hasil  perhitungan  model  dan  pengukuran lapangan.  Nilai  tingkat Erorr perhitungan  model  dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Tingkat Error Perhitungan Model Lokasi Konsentrasi Ambien (mg/Nm 3 ) Hasil Perhitungan (mg/Nm 3 ) Tingkat Error Balai Desa Sawir 0,077 0,061 21% Premix Unit I 0,058 0,042 27% Plant Site 0,051 0,010 80%

## IV. KESIMPULAN
1. Sebaran  emisi  berupa  debu  pada  musim  hujan  dan musim  kemarau  paling  tinggi  cenderung  terkumpul didekat  sumber  emisi  dengan  jarak  <1000  m.  Pola dispersi  mengikuti  arah  angin  dan  sensitif  terhadap stabilitas atmosfer.
2. Konsentrasi  maksimum  debu  selama  enam  bulan  pada periode  musim  kemarau  dengan  kondisi  meteorologi rata-rata  kecepatan  angin  adalah  3,8  m/s  ke  arah Barat  serta  suhu  udara  lingkungan  28,1  C    terletak pada  titik  koordinat    (597477,4  m;  9246348  m)  dan elevasi  muka  tanah  sebesar  28  mdpl    adalah  444,26 µg/m3  .  Konsentrasi  maksimum  debu  selama  enam bulan  pada  periode  musim  hujan  dengan  kondisi meteorologi rata-rata kecepatan angin adalah 3,6 m/s ke  arah  Timur  serta  suhu  udara  lingkungan  27,4  C. terletak  pada  titik  koordinat    (597877,4  m;  9246348 m) dan elevasi tanah 27 mdpl adalah  547,24 µg/m3. Emisi debu maksimum pada musim kemarau jatuh di wlayah industri.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Bapak  Joni Hermana  dan  Bapak  Abdu  Fadli  Assomadi  atas  bimbingan yang  telah  diberikan  kepada  saya  selama  proses  penyusunan laporan tugas akhir maupun paper serta Direktorat Pendidikan Tinggi,  Departemen  Pendidikan  dan  Kebudayaan  Republik Indonesia  yang  telah  memberikan  dukungan  finansial  melalui Beasiswa Bidik Misi tahun 2013-2017.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] A.  Suryani,  S.,  Gunawan  dan  Upe,  “Model  Sebaran  Polutan  SO2 pada Cerobong Asap PT Semen Tonasa,” in Kongges dan Seminar Nasional  Badan  Koordinasi  Pusat  Studi  Lingkungan  Hidup  se- Indonesia ke XX , 2010.
[2]
R.  dan  Hanley,  “Aerosol  Handbook  Measurement,  Dosimetry  and Health Effects CRC press,” 2005.
[3] H. J. Mukono, Prinsip Dasar Kesehatan Lingkungan Edisi Kedua . Surabaya: Airlangga University Press, 2006.
[4]
S.  Yulaekah,  “Paparan  Debu  Terhirup  dan  Ganguan  Fungsi  Paru pada Pekerja Industri Batu Kapur,” 2007.
[5] Meteotrend,  “Perubahan  Cuaca  di  Tuban,” meteotrend.com ,  2017.
[Online]. Available: url:http://id.meteotrend.com/forecast/id/tuban.
[6] A. Visscher, Air Dispersion Modelling . New Jersey: John Willwy & Sons Inc.H. Poor, 2014.
[7] H.  Hassan,  “Appilcation  of  Line  Source  Air  Quality  Model  to  The Study of Traffic Carbon Monoxida in Brunei Darussalam,” ASEAN
J. Sci. Technol. Dev. , vol. 17, 2000.
[8] A.  S.P,  “Air  Pollution  Meteorology  and  Dispersion. Department of Marine Earth and Atmospheric,” 1999.
[9] J.  Assomadi,  A.F.,  Widodo,  B.,  Hermana,  “The  Kinetic  Approach of  NOx  Photoreaction  Related  toGround  Measurement  of  Solar Radiation  in  Estimates  of  Surface  Ozone  Concentration,” Int.  J. ChemTech Res. , vol. 9, no. 7, pp. 182–190, 2016.
[10] T. Nauli, “Pola Sebaran Polutan Dari Cerobong Asap,” in Prosiding
Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr P3TM-BATAN , 2002.