Pemantauan Kimia Gas

KODE : L1.SS.C12


PEMANTAUAN KIMIA GAS
Merapi merupakan gunungapi sangat aktif yang memiliki hembusan gas solfatara dan fumarata secara terus menerus. Sollfatara dan fumarola merupakan fenomena yang menunjukkan bahwa magma berada relatif dekat dengan permukaan. Gas gunungapi tersusun atas unsur utama H2O, dan lainnya seperti CO2, SO2, HCl serta komposisi gas minor seperti H2, N2,CH4. Gas vulkanik Merapi juga mempunyai komposisi utama sebagaimana tersebut di atas yaitu gas H2O sebagai gas utama dengan konsentrasi 90% mol pada keadaan normal dan 9% mol merupakan komposisi utama lainnya, sedangkan unsur minor gas dalam kadar rendah yaitu 1%mol.

Untuk memantau secara terus menerus dari jarak yang aman, gas dikur dengan Correlation Spectrophotometer ( COSPEC ). Konsep pengukuran COSPEC membandingkan spektrum sinar ultraviolet pada emisi gas vulkanik dengan database spektrum yang memiliki alat tersebut. Hasil pembandingan dapat mengetahui kandungan gas SO2 di dalam asap solfatara. Akhir-akhir ini telah dikembangkan alat ukur sejenis yang disebut Mini DOAS ( Differential Optical Absorption Spectrooscopy ). Spectrophotometer ini memeliki prinsip alat dan metode pengukuran yang mirip dengan COSPEC. Alat ini lebih kecil bentuknya, lebih portabel, peka dan efisien.

Perubahan relatif komposisi gas menunjukkan hubungan dengan perubahan aktivitas vulkanik. Pada saat terjadi peningkatan aktivitas, komposisi gas akan berubah dimana kadar gas H2) akan turun, sedangkan gas utama lain akan lebih dominan. Penurunan rasio CO.CO2, kemungkinan berkaitan dengan pergerakan magma ke permukaan. Rasio SO2/HCL, CO2/HCl dan H2S/HCl mempunyai kecenderungan yang sama dengan rasio CO2/H2O.

 

 

 pH Meter adalah sebuah alat elektronik yang digunakan untuk mengukur pH ( derajat keasaman dan kebasaan ) cairan. Kaitannya dengan gunungapi, pengukuran derajat keasaman atau kebasaan dilakukan pada air danau kawah dan mata air panas sebagai gambaram pengaruh sif kimia. A pH meter is an electronic instrumental used to measure the pH (acidity or basicity) of a liquid/ Dealing with volcano observation, pH measurement is held in the crater lake water and hotspring representing chemical magmatic feature. Masker Gas ( Gas Masker ) Alat untuk melindungi manusia dari gas beracun ketika melakukan pengkuran gas gunungapi. Property for people protection from toxic gas when measuring volcano gases.

 

 

 

TILTMETER
Tiltmeter merupakan alat yang dirancang untuk mengukur perubahan permukaan bumi dalam akurasi tinggi secara horizontal. Kaitannya dengan pemantau gunungapi, ketika tekanan magma di bawah gunung api naik ke permukaan , tubuh gunungapi terungkit miring menjauhi sumber tekanan. Sebelum terjadi letusan , magma yang bergerak ke permukaan mengakibatkan kekosongan dapur magma dan menghasilkan perubahan ungkitan.
A Tiltmeter is an instrument designed to measure very small changes from the horizontal level, either on the ground or in structures.

 

CHEMICAL GAS MONITORING
Merapi possesses solfatara and fumarole indicating a shallow magmatic chamber. Volcanic gas normally consists of water vapor (H2)) as major component, carbon dioxide (C)2), sulfur dioxide (SO2) and hydrogen chloride (HCl) and the other ones such as : hydrogen (H2), Nitrogen(N2) and CH4 as minor components. Concentrations of H2) is 90% mol fraction in normal condition, 9% of another components and 1% mol fraction for the minor component.

A distance monitoring of volcanic gas is carried out by Correlation Spectrophometer (COSPEC) on the basis of comparing UV spectrum of gas emission to spectrum database belonging to COSPEC. The comparative result yield SO2 content of volcanic gas. The most recent gas detector is Mini DOAS ( Differential Optical Absorption Spectroscopy). The basic principle of DOAS is comparable to COSPEC.

Relative changing composition of gas elucidates volcanic activities. During increasing activity of Merapi, H2O composition tend to decline, whereas the other ones tend to incline. Decreasing CO/CO2 ratio indicate a magmatic rise to the surface. The SO2.HCl, CO2/HCl and H2S/HCl ratio tend to correspond to CO2/H2) ratio on character.


GEOKIMIA

Kimia Gas
Pengukuran Laju Emisi Gas SO2 dengan COSPEC

Sulfur dioksida (SO2) merupakan salah satu komponen yang ada dalam gas vulkanik yang dimonitor emisinya untuk memantau aktivitas suatu gunungapi. Konsentrasi SO2 bervariasi antara 5% sampai 50% mol, dengan fluks yang bervariasi.

Monitorig emisi SO2 suatu gunungapi biasanya menggunakan Corelation Spectroscopy (COSPEC). Metoda ini telah digunakan lebih dari tiga puluh tahun terakhir. Pengukurannya dapat dilakukan dari jarak jauh, walau gunungapi pada kondisi sedang terjadi letusan, dan merupakan salah satu kegiatan utama dibidang vulkanologi. COSPEC mempunyai peran yang sangat penting dalam beberapa krisis dan letusan suatu gunungapi, seperti Merapi, Kilauea, St. Helens dan sebagainya. Data COSPEC juga digunakan sebagai dasar evaluasi emisi SO2 gunungapi ke atmosfer scara global dan gas lain (menggunakan estimasi proporsi relatif terhadap gas SO2.

COSPEC mengukur kolom SOdengan menggunakan pancaran sinar ultra violet (UV) sebagai sumber energinya. Sinar masuk ke dalam instrumen dan bergerak melalui serangkaian cermin, lensa, dan slit untuk mencapai detektor dan photo multiplier dimana sinar dirubah kedalam pulsa listrik dan amplifier. Jika gas ada di dalam instrumen, COSPEC mendeteksi sejumlah radiasi UV yang diserap oleh SO2. Biasanya pengukuran dengan COSPEC dilakukan pada tempat yang tetap (fix position), dengan menempatkan COSPEC pada tripot yang berotasi dan melakukan scanning diarea plume. Pengukuran biasanya dilakukan dari jarak jauh. Selain itu COSPEC juga dioperasikan diatas mobil atau boat, kemudian mobil berjalan melintasi dibawah plumme, jika tidak ada jalan yang dapat dilalui mobil, COSPEC dioperasikan di atas helicopter, yang berarti membutuhkan biaya tambahan yang besar serta keterbatasan geografi, COSPEC tidak dapat digunakan dimana saja karena beratnya. Satu hal lagi yang merupakan kelemahan COSPEC adalah masalah perawatan dan perolehan suku cadang pengganti semakin meningkat kesulitannya.

Emisi Gas SO2

Gambar Skema pengukuran emisi gas SO2 dengan sistem DOAS dan aplikasinya di Gunung Merapi.

Di Gunung Merapi, pengukuran emisi gas SO2 dengan COSPEC telah dilakukan secara harian sejak tahun 1990. Metoda ini merupakan salah satu pemantauan jarak jauh berdasarkan geokimia yang telah banyak diaplikasikan di gunungapi lain di dunia. Dengan prinsip dan cara pengukuran yang sama dengan COSPEC, saat ini pengukuran emisi gas SO2 telah dikembangkan menggunakan DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy). Skema pengukuran emisi gas SO2 dengan sistem DOAS dan aplikasinya di Gunung Merapi disajikan pada gambar di atas.

Hasil pengukuran emisi gas SO2 di G. Merapi dari tahun 1990 sampai dengan tahun 2006 disajikan pada gambar di bawah ini. Dari gambar tersebut dapat dinyatakan bahwa pada keadaan aktif normal Gunung Merapi melepaskan SO2 rata-rata sekitar 100 ton/hari dan emisi gas meningkat apabila terjadi peningkatan aktivitasnya. Pada erupsi Gunung Merapi tanggal 14 Juni 2006, emisi gas SO2 rata-rata mencapai 300 ton/hari. Hasil pengukuran emisi gas SO2 yang tinggi yang mengawali terjadinya erupsi gunungapi tercatat Gunungapi Etna and Asama volcano.

Gambar Hasil pengukuran emisi gas SO2 di G. Merapi tahun 1990-2007.

Gambar di atas menunjukkan bahwa secara garis besar emisi gas SO2 di G. Merapi meningkat pada saat tercatat adanya peningkatan aktivitas. Pada awal aktivitas G. Merapi, emisi gas SO2 menunjukkan tren meningkat secara tidak signifikan, tetapi saat aktivitas makin meningkat maka emisi SO2 meningkat tajam dan tercatat maksimum pada saat atau setelah terjadi erupsi. Prediksi erupsi berdasarkan emisi gas SO2 tidak sangat tepat tetapi diagnosa menunjukkan bahwa gunungapi memiliki potensi erupsi. Oleh karena itu, tren emisi gas SO2 digunakan sebagai data pendukung dalam evaluasi tingkat aktivitas gunungapi.

Pada erupsi G. Merapi Februari 1992, emisi gas SO2 rata-rata pada status “Normal” kurang dari 100 ton/hari (tahun 1991), kondisi ini menggambarkan bahwa proses pelepasan gas terhambat. Sejak September 1991 sampai Februari 1992 (status “Awas”) emisi gas meningkat tajam hingga 400 ton/hari. Tingginya jumlah pelepasan gas diduga akibat dari konduit telah terbuka. Selanjutnya emisi gas menunjukkan tren menurun hingga Bulan September 1992. Sehingga dapat dinyatakan bahwa selama episode erupsi G. Merapi Februari 1992, variasi emisi gas SO2 memiliki korelasi dengan tingkat aktivitasnya. Pada perioda erupsi November 1994, emisi gas SO2 pada status “Normal” sekitar 150 ton/hari demikian juga pada perioda Juni 1998 dan Januari 2001.

Gambar di atas menunjukkan bahwa pada tahun 2004 emisi gas SO2 rata-rata sekitar 100 ton/hari. Pada awal 2005, emisi gas menunjukkan peningkatan secara gradual sehingga emisi gas sekitar 150 ton/hari. Pada Januari-April 2006, emisi gas terus menunjukkan peningkatan (gambar di bawah) hingga menunjukkan rata-rata hampir 200 ton/hari. Sejak Mei 2006, emisi gas meningkat secara tajam hingga mencapai 300 ton/hari yang tercatat sebelum erupsi 14 Juni 2006. Pada saat terjadinya erupsi, pengukuran emisi gas tidak dapat dilakukan karena terhalang oleh abu vulkanik yang dilontarkan.

Gambar Emisi gas SO2 yang diukur dengan COSPEC dari Pos Pengamatan G. Merapi Jrakah.

 

Source : vsi.esdm.go.id

Comments

comments