KAT 341- Kimia Pencemaran Dan AIam Sekitar

\

UNIVERSITISAINSMALAYSIA T /U i

Peperiksaan Kursus Semasa Cuti Panjang Sidang Akademik 2003 /2004

April2004

KAT 341- Kimia Pencemaran Dan AIam Sekitar

Masa : 3 jam

Sila

^pastikan bahawa kertas peperiksaan

ini

mengandungi SEPULUH

muka

surar yang bercetak sebelum anda memulakan peperiksaan ini.

Jawab

LIMA

soalan. Jawab

TIGA

soalan

dari

Bahagian

A

^dan

DUA

soalan daripada Bahagian B.

Jika calon menjawab

lebih

daripada

lima soalan

hanya

lima

soalan pertama mengikut susunan dalam skrip jawapan _akan diberi markah.

...2/-

z.

lKAr

³⁴¹¹

BAIIAGIAN A: -2-

L

Logam berat adalah sejenis kumpulan pencemar yang dianggap merbahaya kepada persekitaran dan sistem kehidupan. Walau bagaimanapun kehadiran dan sifatrya di dalam persekitaran akuatik dipengaruhi

oleh ligan

atau agen pengkompleks yang

mungkin hadir. Huraikan

secara

ringkas

bagaimana

agen

pengkompleks boleh mempengaruhi beberapa aspek di bawah:

(i)

Meningkatkan keterlarutan logam dalam air.

(ii)

Mempengaruhi atau mengubah ketoksikan logam.

(iii) Mengubah

keseimbangan

terhadap taburan spesies terturunkan

dan teroksidakan sesuatu logam.

(iv)

Mempengaruhikeberkesananpenjerapan.

(v)

Mempengaruhi kestabilan koloid yang mengandungr ion logam.

(a)

(20 markah)

Fosforus adalah

satu unsur kimia yang

dikelaskan sebagai

nutrien

dan dianggap juga sebagai bahan pencemar. Bincangkan tentang sumber-sumber fosforus dalam pencemaran persekitaran akuatik dan kitaran fosforus atau transformasinya dalam ^sesuatu badan air.

(8 markah)

Jelaskan bagaimana pencemaran nutrien terhadap sesebuah

tasik

sekiranya berlanjutan boleh mengakibatkan kemusnahan tasik tersebut sebagai sumber air, kepupusan kehidupan akuatik dan akhirnya kepupusan tasik itu sendiri.

(c)

(12 markah)

(a)

Salah satu bahan pencemar yang dikawal

rapi ialah

bahan organik surih.

Kehadiran bahan ini

di

dalam sesuatu sumber air boleh membahavakan bukan sahaja kehidupan akuatik malah manusia itu sendiri.

(i)

Nyatakan kawalan mutu dan skema am pengolahan sampel yang perlu diambilkira ^semasa melakukan analisis ke atas bahan organik surih.

(ii)

Berikan satu skema pengekstrakan pelarut bagi memisahkan spesies

neufral

organik,

asid

organik

dan bes organik untuk

analisis ^gas kromatografi.

3.

(14 markah)

(b)

lKAr 34ll

-3-

Gambarajah

di

bawah menunjukkan kesan penrbahan ketoksikan kuprum terhadap "Cyclotella nana" dalam kehadiran ligan asid nitrilotriasetik (NTA).

Berikan interpretasi anda terhadap keputusan yang terdapat dalam gambarajah tersebut.

(6 markah)

Suatu industri membuang air buangannya pada kadar aliran 43,000 m3 hari-l dengan

nilai BOD"

350

mg L-l ke

dalam satu sungai pada lokasi

a

yang mempunyai

nilai BOD"

sebanyak

2 mg L-t.

Pengaliran sungai

ini

^ialah

10 m3 s-l dengan kelajuan purata 12 m min-l dan suhunya20"

C.

Analisis DO pada lokasi b,

iaitu

I.74 hari pengaliran air daripada lokasi a menunjukkan ia dalam keadaan

kritikal.

Analisis beberapa parameter utama di kawasan sungai

ini

dan sampel air buangan memberikan nilai-nilai di bawah:

C"-- 9.2 mg

L-l I

^Kr

:

0.433 hari-r

; Kz:0.5

^hari

-t

^{; Do = 2.3}

mgL'r (i)

Kira nilai DO ^pada lokasi b di atas.

(ii)

Sekiranya amaun DO dilokasi b mahu dipastikan tidak kurang daripada 5.0

mg L-',

berapakah

nilai BOD' air

buangan industri yang boleh dibenarkan ?

Cu+

NTA

6J0

€)a

r

4. (a)

Masa, jam

(12 markah) ...4/-

IKAT

^341]

(c)

4-

Berikan tindakbalas rangsangan bakteria untuk proses-proses di bawah:

(i)

Satu proses yang berlaku dalam unit penghadam aerobik bagi sesuatu

loji

pengolahan.

(iD

Satu proses penguraian dalam keadaan anoksik.

(4 markah) Jelaskan perbezaankriteria kualiti air dan piawai kualiti air.

(4 markah)

BAIIAGIAN

B:

5. (a)

Gambarajah

di

bawah menunjukkan kadar perubahan suhu

(

KPS) mengikut ketinggian

di

mana garisan penuh menunjukkan

KPS

sebenar manakala garisan pecah

pula

untuk KPS adiabatik

kering.

Disebelah

kiri pula

ialah kotak menunjukkan cerobong kilang yang mengeluarkan asap pencemaran.

m.

t

(b)

u.

+

I

g!

I.

t

gn

L]

€u

t_.t Suhu

(i) Bagi setiap

gambarajah,

lakarkan

perhubungan antara kepekatan pencemar pada paras

bumi

dengan

jarak

_bawah angin (downwind) daripada cerobong.

(ii) Bagi

setiap lakaran , jelaskan keadaan yang boleh membawa kepada pembentukan KPS sebenar seperti yang

ditunjukkan

dalam rajah di

atas.

(10 markah)

(b)

Jelaskan maksud dan kesan songsangan subsidens

dan

sonsangan sinaran terhadap pencemaran udara.

(10 markah)

IKAT 34ll

-5-

6. (a)

Jelaskan melalui tindak balas

kimia

yang bersesuaian bahawa NOz adalatr spesies yang

lebih

signifikan berbanding SOz dalam keterlibatannya dalam tindak balas kimia afinosfera.

(10 markah)

O) Asbut

^{adalah fenomena}

yang terhasil

daripada pencemaran udara yang mengakibatkan beberapa kesan yang tidak diingini.

(i)

^Jelaskan bagaimana ozon dan peroksiasilnitrat (PAN) terhasil daripada kesan asbut.

(ii)

Jelaskan kesan-kesan merbahaya asbut terhadap

alam

sekitar dan kesihatan manusia.

(10 markah)

7. (a)

^Isu penipisan lapisan ozon dianggap sebagai sahr isu gtobal.

(i)

Berikan mekanisme pelupusan ozon oleh kehadiran freon dalam stratosfera. Formula freon ialah CFzClz.

(ii)

Apakah kesan merbahaya penipisan lapisan ozon di stratosfera ke atas alam sekitar dan manusia?

(ii)

Terangkan kenapa mekanisme fotolisis NO2 tidak boleh meneranglan pembentukan ozon dalam atmosfera bandar.

(

10 markah )

(b)

Sebuah kilang yang sedang dibina akan memancarkan 3.5 metrik ton hidrogen sulfida per hari. Salah satu kriteria perekabentukan adalah bahawa kepekatan

di

tempat yang jaraknya

I km

^dari cerobong asap menurut arah angin tidak boleh melebihi _{120 ug} m-'. Anggarkan tinggi cerobong asap yang diperlukan dalam unit meter untuk laju angin yang bernilai 4 m

s-] dan (ii)

⁸ m s-r.

( l0

_{markah )}

-ooo O ooo-

...6/-

u<AT ³⁴¹¹ _6_

LAMPIRAN

Melafui

penyukatan

terus Melalui percampuran

ffi"r

Wastewater

(mt) (ms/L)^BOD

Percent of

mixture

^BOD

(ms/L)

0.20

0.50 1.0 2.O 5.0 10.0 20.0 s0.0 100

3000 - 10,500 1200 -4200

600 - 2100 300 - 1050 120

-420

6

-210

30

-

105

12- 42 6

-21

0.10 0.20 0.50 1:0 2.0 5-0 10.0 20.0 50.0

2000 - 7000 1000 - 3500 400

-

1400 200

-700

1bo -

sso

40

-

140

20'-70 10-35

4-14

Temp.

fC)

18 19 20 21 22 z5 24 25

DO(mq/L) 9.5 9.4 9.2 9.0 8.8 8.7 8.5 8.4

[KAr

^341]

-7-

Log r = log(i,oK) -

^Krot

I^ : Loe&

o, ' = #{- Kr-K,' (.-rrt "-xzr)* D"r-*u

,"=f*;]'fff""ffiJ]

Q= C,xQ,+CrxQ, e,+e,

K"

.

= 2.2-

tr t.')

v

-r1

Kr=KzoXl'047r-20 Kr=Kzox!'022r-20

BoD = (D'-D'),

P

BOD = CDl- D2)- @' - B2)f

P

^

^Qt

* QtLi.-

₆₀₎

. D

18D(1.otr-20

l, = 10Li+

('\ ^atau

)-, =20T-120

.f)'

N =-

Ni

- c

₁₊

Kot'

Ku =

2.6(1.19)r-20

;;= :il

_{JJt .t T.Nl L} ^---8,1

-8-

lKAr 34ll

c _(*

v

^zu,

= # "+ tfi]'l[* :(T)']. *f+[#J ]J

(- -

_{-aaks -}

0.1I7iQ

IL6v6,

6, = 0.707H

"=ffi"*ffi)

Keluk Pasguiil-Gifford

tc2 2 3{5

-9-

to3 2 3

45 jalak t, a

1g4 2 3

^{45 tc5}

IKAT

³⁴¹¹

A E

F

N

(

4

a

1o2 z 315 2 315

...7O/-

IKAT

³⁴¹¹

-10-

8r.C

²

xr

^!1

4 68L#

.8

10

l) 4

z

6 4

2

Lo' I

nt 6 4 bN

>4 10: I

6

.4

z, _l

1

I

101 8l 5l

I

1l

I I

2l

I

10

102