30 April 2011

Ozon






Ozon terdiri dari tiga molekul oksigen dan amat berbahaya pada kesehatan manusia. Secara alamiah, ozon dihasilkan melalui percampuran cahaya ultraviolet dengan atmosfer bumi dan membentuk suatu lapisan ozon pada ketinggian 50 kilometer.
Kepentingan Ozon

Ozon tertumpu di bawah stratosfer di antara 15 dan 30 km di atas permukaan bumi yang dikenal sebagai 'lapisan ozon'. Ozon dihasilkan dengan pelbagai persenyawaan kimia, tetapi mekanisme utama penghasilan dan perpindahan dalam atmosfer adalah penyerapan tenaga sinar ultraviolet (UV) dari matahari.
Ozon (O3) dihasilkan apabila O2 menyerap sinar ultraviolet pada jarak gelombang 242 nanometer dan disingkirkan dengan fotosintesis dari sinar bagi jarak gelombang yang besar dari 290 nm. O3 juga merupakan penyerap utama sinar UV antara 200 dan 330 nm. Penggabungan proses-proses ini efektif dalam meneruskan kekonstanan bilangan ozon dalam lapisan dan penyerapan 90% sinar UV.

Sifat ozon
Ozon amat mengkakis dan dipercayai sebagai bahan beracun dan bahan cemar biasa. Ozon mempunyai bau yang tajam, menusuk hidung. Ozon juga terbentuk pada kadar rendah dalam udara akibat arus listrik seperti kilat, dan oleh tenaga tinggi seperti radiasi eletromagnetik.
UV dikaitkan dengan pembentukan kanker kulit dan kerusakan genetik. Peningkatan tingkat uv juga mempunyai dampak kurang baik terhadap sistem imunisasi hewan, organisme akuatik dalam rantai makanan, tumbuhan dan tanaman. Penyerapan sinar UV berbahaya oleh ozon stratosfer amat penting untuk seluruh bumi.

Ozon di muka bumi
Ozon di muka bumi terbentuk oleh sinar ultraviolet yang menguraikan molekul O3 membentuk unsur oksigen. Unsur oksigen ini bergabung dengan molekul yang tidak terurai dan membentuk O3. Kadangkala unsur oksigen akan bergabung dengan N2 untuk membentuk nitrogen oksida; yang apabila bercampur dengan cahaya mampu membentuk ozon.

Lapisan ozon
Ozon adalah salah satu gas yang membentuk atmosfer. Molekul oksigen (O2) yang dengannya kita bernafas membentuk hampir 20% atmosfer. Pembentukan ozon (O3), molekul triatom oksigen kurang banyak dalam atmosfer di mana kandungannya hanya 1/3.000.000 gas atmosfer.

Kepentingan ozon
Ozon tertumpu di bawah stratosfer di antara 15 dan 30 km di atas permukaan bumi yang dikenal sebagai 'lapisan ozon'. Ozon terhasil dengan berbagai percampuran kimiawi, tetapi mekanisme utama penghasilan dan perpindahan dalam atmosfer adalah penyerapan tenaga sinar ultraviolet (UV) dari matahari.
Ozon (O3) dihasilkan apabila O2 menyerap sinar UV pada jarak gelombang 242 nanometer dan disingkirkan dengan fotosintesis dari sinar bagi jarak gelombang yang besar dari 290 nm. O3 juga merupakan penyerap utama sinar UV antara 200 dan 330 nm. Penggabungan proses-proses ini efektif dalam meneruskan ketetapan bilangan ozon dalam lapisan dan penyerapan 90% sinar UV.
UV dikaitkan dengan pembentukan kanker kulit dan kerusakan genetik. Peningkatan tingkat UV juga mempunyai dampak kurang baik terhadap sistem imunisasi hewan, organisme akuatik dalam rantai makanan, tumbuhan dan tanaman.
Penyerapan sinaran UV berbahaya oleh ozon stratosfer amat penting untuk semua hidupan di bumi.

Keseimbangan ozon
Jumlah ozon dalam atmosfer berubah menurut lokasi geografi dan musim. Ozon ditentukan dalam satuan Dobson (Du) di mana, sebagai contoh, 300 Du setara dengan 3 mm tebal lapisan ozon yang tulen jika dimampatkan ke tekanan permukaan laut.
Sebagian besar ozon stratosfer dihasilkan di kawasan tropis dan diangkut ke ketinggian yang tinggi dengan skala-besar putaran atmosfer semasa musim salju hingga musim semi. Umumnya kawasan tropis memiliki ozon yang rendah.

Kegunaan ozon
Ozon digunakan dalam bidang pengobatan untuk mengobati pasien dengan cara terawasi dan mempunyai penggunaan yang meluas seperti di Jerman. Di antaranya ialah untuk perawatan kulit terbakar.
Sedangkan dalam perindustrian, ozon digunakan untuk:
mengenyahkan kuman sebelum dibotolkan (antiseptik),
menghapuskan pencemaran dalam air (besi, arsen, hidrogen sulfida, nitrit, dan bahan organik kompleks yang dikenal sebagai warna),
membantu proses flokulasi (proses pengabungan molekul untuk membantu penapis menghilangkan besi dan arsenik),
mencuci, dan memutihkan kain (dipaten),
membantu mewarnakan plastik,
menentukan ketahanan getah.

Ancaman dari klorofluorokarbon (CFC)
Ancaman yang diketahui terhadap keseimbangan ozon adalah kloroflorokarbon (CFC) buatan manusia yang meningkatkan kadar penipisan ozon menyebabkan kemerosotan berangsur-angsur dalam tingkat ozon global.
CFC digunakan oleh masyarakat modern dengan cara yang tidak terkira banyaknya, dalam kulkas, bahan dorong dalam penyembur, pembuatan busa dan bahan pelarut terutama bagi kilang-kilang elektronik.
Masa hidup CFC berarti 1 molekul yang dibebaskan hari ini bisa ada 50 hingga 100 tahun dalam atmosfer sebelum dihapuskan.
Dalam waktu kira-kira 5 tahun, CFC bergerak naik dengan perlahan ke dalam stratosfer (10 – 50 km). Di atas lapisan ozon utama, pertengahan julat ketinggian 20 – 25 km, kurang sinar UV diserap oleh ozon. Molekul CFC terurai setelah bercampur dengan UV, dan membebaskan atom klorin. Atom klorin ini juga berupaya untuk memusnahkan ozon dan menghasilkan lubang ozon.

Dampak akibat penipisan ozon
Lubang Ozon
Artikel utama untuk bagian ini adalah: Lubang ozon
Lubang ozon di Antartika disebabkan oleh penipisan lapisan ozon antara ketinggian tertentu seluruh Antartika pada musim semi. Pembentukan 'lubang' tersebut terjadi setiap bulan September dan pulih ke keadaan normal pada lewat musin semi atau awal musim panas.
Dalam bulan Oktober 1987, 1989, 1990 dan 1991, lubang ozon yang luas telah dilacak di seluruh Antartika dengan kenaikan 60% pengurangan ozon berbanding dengan permukaan lubang pra-ozon. Pada bulan Oktober 1991, permukaan terendah atmosfer ozon yang pernah dicatat telah terjadi di seluruh Antartika.

Kemerosotan ozon global
Pengukuran latar dan satelit menunjukkan pengurangan signifikan terhadap jumlah kolom ozon pada musim dingin dan panas bagi kedua hemisfer utara dan selatan pada garis lintang tengah dan tinggi. Didapati aliran ke bawah ini pada tahun 1980 agak besar bila dibandingkan dengan tahun 1970. Tiada statistik aliran signifikan dapat ditentukan bagi kawasan tropika semasa tahun 1980. Dengan kemajuan komputer model bagi pemusnahan stratosfer ozon dapat menjelaskan pemerhatian aliran jumlah ozon di ketinggian pertengahan pada musim panas, tetapi hanya sebagian darinya pada musin sejuk. Ini bermakna pada masa depan perubahan global ozon belum bisa diramalkan lagi.

Satelit
Penggunaan satelit mengelilingi kutub seperti Satelit NASA Nimbus7 yang membawa peralatan "Total Ozone Mapping Spectrometer" (TOMS) telah merevolusikan pemantauan ozon sejak 20 tahun yang lalu. Kedudukan yang baik di atas cakrawala dan kemampuan setiap satelit untuk perjalanan mendatar seluruh dunia, menyediakan liputan yang lebih baik dari stasiun darat. Ini sangat tinggi nilainya untuk menentukan aliran global. Ketepatan sensor satelit menggunakan prinsip yang sama dengan spektrofotometer Dobson.

Spektrofotometer Dobson
Spektrofotometer pertama diciptakan pada tahun 1920 oleh Gordon Dobson untuk mengukur jumlah ozon. Kini terdapat kurang lebih 80 jenis alat ini untuk digunakan di seluruh dunia dalam mengukur jumlah ozon. Spektrofotometer Dobson mengukur ozon dengan membandingkan jumlah penyinaran pada jarak dua UV. Satu jarak gelombang terlacak kuat dengan ozon manakala yang satu lagi tidak. Perbedaan antara jumlah dua sinar secara langsung berhubungan dengan jumlah ozon.

Ozon sonde
Ozon sonde adalah sel elektrokimia dan penghantar radio yang dilekatkan kepada balon yang berisi gas hidrogen yang dapat mencapai ketinggian kira-kira 35 km. Udara dimasukkan ke dalam sel kecil dengan pompa. Pelarut dalam sel bercampur dengan ozon, menghasilkan arus eletrik yang berkadar sama dengan jumlah ozon. Isyarat dari sel diubah atas kode dan diantarkan melalui radio kepada penerima stasiun. Dari pelepasan balon hingga kegagalan, lazimnya kira-kira 35 km, sonde ini menyediakan taburan menegak ozon.

Lubang ozon di Antartika disebabkan oleh penipisan lapisan ozon antara ketinggian tertentu seluruh Antartika pada musim semi. Pembentukan 'lubang' tersebut terjadi setiap bulan September dan pulih ke keadaan normal pada lewat musin semi atau awal musim panas.
Dalam bulan Oktober 1987, 1989, 1990 dan 1991, lubang ozon yang luas telah dilacak di seluruh Antartika dengan kenaikan 60% pengurangan ozon berbanding dengan permukaan lubang pra-ozon. Pada bulan Oktober 1991, permukaan terendah atmosfer ozon yang pernah dicatat telah terjadi di seluruh Antartika.

Kemerosotan ozon global
Pengukuran latar dan satelit menunjukkan pengurangan signifikan terhadap jumlah kolom ozon pada musim dingin dan panas bagi kedua hemisfer utara dan selatan pada garis lintang tengah dan tinggi. Didapati aliran ke bawah ini pada tahun 1980 agak besar bila dibandingkan dengan tahun 1970. Tiada statistik aliran signifikan dapat ditentukan bagi kawasan tropika semasa tahun 1980. Dengan kemajuan komputer model bagi pemusnahan stratosfer ozon dapat menjelaskan pemerhatian aliran jumlah ozon di ketinggian pertengahan pada musim panas, tetapi hanya sebagian darinya pada musin sejuk. Ini bermakna pada masa depan perubahan global ozon belum bisa diramalkan lagi.

Satelit
Penggunaan satelit mengelilingi kutub seperti Satelit NASA Nimbus7 yang membawa peralatan "Total Ozone Mapping Spectrometer" (TOMS) telah merevolusikan pemantauan ozon sejak 20 tahun yang lalu. Kedudukan yang baik di atas cakrawala dan kemampuan setiap satelit untuk perjalanan mendatar seluruh dunia, menyediakan liputan yang lebih baik dari stasiun darat. Ini sangat tinggi nilainya untuk menentukan aliran global. Ketepatan sensor satelit menggunakan prinsip yang sama dengan spektrofotometer Dobson.

Spektrofotometer Dobson
Spektrofotometer pertama diciptakan pada tahun 1920 oleh Gordon Dobson untuk mengukur jumlah ozon. Kini terdapat kurang lebih 80 jenis alat ini untuk digunakan di seluruh dunia dalam mengukur jumlah ozon. Spektrofotometer Dobson mengukur ozon dengan membandingkan jumlah penyinaran pada jarak dua UV. Satu jarak gelombang terlacak kuat dengan ozon manakala yang satu lagi tidak. Perbedaan antara jumlah dua sinar secara langsung berhubungan dengan jumlah ozon.

Ozon sonde
Ozon sonde adalah sel elektrokimia dan penghantar radio yang dilekatkan kepada balon yang berisi gas hidrogen yang dapat mencapai ketinggian kira-kira 35 km. Udara dimasukkan ke dalam sel kecil dengan pompa. Pelarut dalam sel bercampur dengan ozon, menghasilkan arus eletrik yang berkadar sama dengan jumlah ozon. Isyarat dari sel diubah atas kode dan diantarkan melalui radio kepada penerima stasiun. Dari pelepasan balon hingga kegagalan, lazimnya kira-kira 35 km, sonde ini menyediakan taburan menegak ozon.

Tindakan dunia
Dalam tahun 1975, dikhawatirkan aktivitas manusia akan mengancam lapisan ozon. Oleh itu atas permintaan "United Nations Environment Programme" (UNEP), WMO memulai Penyelidikan Ozon Global dan Proyek Pemantauan untuk mengkoordinasi pemantauan dan penyelidikan ozon dalam jangka panjang.
Semua data dari tapak pemantauan di seluruh dunia diantarkan ke Pusat Data Ozon Dunia di Toronto, Kanada, yang tersedia kepada masyarakat ilmiah internasional.
Pada tahun 1977, pertemuan pakar UNEP mengambil tindakan Rencana Dunia terhadap lapisan ozon; dalam tahun 1987, UNEP mengambil Protokol Montreal atas bahan yang mengurangi lapisan ozon.
Protokol ini memperkenalkan serangkaian kapasitas, termasuk jadwal tindakan, mengawasi produksi dan pembebasan CFC ke alam sekitar. Ini memungkinkan tingkat penggunaan dan produksi terkait CFC untuk turun ke tingkat semasa 1986 pada tahun 1989, dan pengurangan sebanyak 50% pada 1999.

Lapisan ozon adalah lapisan di atmosfer pada ketinggian 19 - 48 km (12 - 30 mil) di atas permukaan Bumi yang mengandung molekul-molekul ozon. Konsentrasi ozon di lapisan ini mencapai 10 ppm dan terbentuk akibat pengaruh sinar ultraviolet Matahari terhadap molekul-molekul oksigen. Peristiwa ini telah terjadi sejak berjuta-juta tahun yang lalu, tetapi campuran molekul-molekul nitrogen yang muncul di atmosfer menjaga konsentrasi ozon relatif stabil.
Ozon adalah gas beracun sehingga bila berada dekat permukaan tanah akan berbahaya bila terhisap dan dapat merusak paru-paru. Sebaliknya, lapisan ozon di atmosfer melindungi kehidupan di Bumi karena ia melindunginya dari radiasi sinar ultraviolet yang dapat menyebabkan kanker. Oleh karena itu, para ilmuan sangat khawatir ketika mereka menemukan bahwa bahan kimia kloro fluoro karbon (CFC) yang biasa digunakan sebagai media pendingin dan gas pendorong spray aerosol, memberikan ancaman terhadap lapisan ini. Bila dilepas ke atmosfer, zat yang mengandung klorin ini akan dipecah oleh sinar Matahari yang menyebabkan klorin dapat bereaksi dan menghancurkan molekul-molekul ozon. Setiap satu molekul CFC mampu menghancurkan hingga 100.000 molekul ozon. Oleh karena itu, penggunaan CFC dalam aerosol dilarang di Amerika Serikat dan negara-negara lain di dunia. Bahan-bahan kimia lain seperti bromin halokarbon, dan juga nitrogen oksida dari pupuk, juga dapat menyerang lapisan ozon.
Menipisnya lapisan ozon dalam atmosfer bagian atas diperkirakan menjadi penyebab meningkatnya penyakit kanker kulit dan katarak pada manusia, merusak tanaman pangan tertentu, memengaruhi plankton yang akan berakibat pada rantai makanan di laut, dan meningkatnya karbondioksida (lihat pemanasan global) akibat berkurangnya tanaman dan plankton. Sebaliknya, terlalu banyak ozon di bagian bawah atmosfer membantu terjadinya kabut campur asap, yang berkaitan dengan iritasi saluran pernapasan dan penyakit pernapasan akut bagi mereka yang menderita masalah kardiopulmoner. [1]

Lubang Ozon
Pada awal tahun 1980-an, para peneliti yang bekerja di Antartika mendeteksi hilangnya ozon secara periodik di atas benua tersebut. Keadaan yang dinamakan lubang ozon (suatu area ozon tipis pada lapisan ozon) ini, terbentuk saat musim semi di Antartika dan berlanjut selama beberapa bulan sebelum menebal kembali. Studi-studi yang dilakukan dengan balon pada ketinggian tinggi dan satelit-satelit cuaca menunjukkan bahwa persentase ozon secara keseluruhan di Antartika sebenarnya terus menurun. Penerbangan-penerbangan yang dilakukan untuk meneliti hal ini juga memberikan hasil yang sama.

Regulasi
Pada tahun 1987, ditandatangani Protokol Montreal, suatu perjanjian untuk perlindungan terhadap lapisan ozon. Protokol ini kemudian diratifikasi oleh 36 negara termasuk Amerika Serikat. Pelarangan total terhadap penggunaan CFC sejak 1990 diusulkan oleh Komunitas Eropa (sekarang Uni Eropa) pada tahun 1989, yang juga disetujui oleh Presiden AS George Bush. Pada Desember 1995, lebih dari 100 negara setuju untuk secara bertahap menghentikan produksi pestisida metil bromida di negara-negara maju. Bahan ini diperkirakan dapat menyebabkan pengurangan lapisan ozon hingga 15 persen pada tahun 2000. CFC tidak diproduksi lagi di negara maju pada akhir tahun 1995 dan dihentikan secara bertahap di negara berkembang hingga tahun 2010. Hidrofluorokarbon atau HCFC, yang lebih sedikit menyebabkan kerusakan lapisan ozon bila dibandingkan CFC, digunakan sementara sebagai pengganti CFC, hingga 2020 pada negara maju dan 2016 di negara berkembang. Untuk memonitor berkurangnya ozon secara global, pada tahun 1991, National Aeronautics and Space Administration (NASA) meluncurkan Satelit Peneliti Atmosfer. Satelit dengan berat 7 ton ini mengorbit pada ketinggian 600 km (372 mil) untuk mengukur variasi ozon pada berbagai ketinggian dan menyediakan gambaran jelas pertama tentang kimiawi atmosfer di atas.
SUMBER:http://id.wikipedia.org/wiki/Lapisan_ozon

Ozon adalah gas yang secara alami terdapat di dalam atmosfir. Masing-masing molekul ozon terdiri dari tiga buah atom oksigen dan dinyatakan sebagai O3. Ozon bisa dijumpai di dua wilayah atmosfir. Sekitar 10% ozon berada di lapisan troposfir, yaitu wilayah atmosfir yang paling dekat dengan permukaan bumi dari permukaan bumi hingga ketinggian 10-16 kilometer. Sekitar 90% persen ozon berada di lapisan stratosfir, yaitu wilayah atmosfir yang terletak mulai dari puncak troposfir hingga ketinggian sekitar 50 kilometer. Ozon yang berada di stratosfir sering kali disebut lapisan ozon.



Produksi ozon stratosfir seimbang dengan kerusakan ozon melalui reaksi kimia. Ozon secara terus menerus bereaksi dengan berbagai zat-zat kimia alami maupun buatan manusia di stratosfir. Dalam setiap reaksi, sebuah molekul ozon hilang dan senyawa kimia lainnya terbentuk. Berbagai gas reaktif yang penting yang dapat merusak ozon adalah gas-gas yang mengandung klorin dan bromin. Oleh karenanya ozon yang sediakala berfungsi untuk berikatan dengan ultraviolet, dan mereduksi ultraviolet yang jika bisa lolos ke permukaan bumi secara langsung dalam jumlah yang banyak akan menimbulkan dampak kesehatan bagi manusia. Beberapa diantaranya adalah kanker kulit, gangguan pada sistem pernapasan,dan iritasi mata. Selain itu peningkatan konsentrasi ozon di troposfir dapat menyebabkan pemanasan permukaan bumi.

Inilah alasan kenapa dengan pemakaian BPO (Bahan Perusak Ozon) yang seringkali dilarang atau dihimbau untuk dikurangi pemakaiannya. Dengan pemakaian bahan atau produk yang mengandung bahan tersebut, sebut saja Klorin yang sering kita gunakan pada produk spay (parfum, semprot nyamuk,kemasan,dll) turut menyumbang kerusakan atau dalam hal ini kemampuan ozon untuk menyerap sinar ultraviolet akan terganggu. So, menjaga lingkungan itu tidak susah asalkan sudah dimulai dari diri Anda sendiri, hal-hal kecil seperti kurangi konsumsi produk yang mengandung BPO, dan mulailah SEKARANG

PENIPISAN LAPISAN OZON, PEMANASAN GLOBAL, DAN KRISIS ENERGI
1.1 Penipisan Lapisan Ozon

Fenomena penipisan lapisan ozon stratosfer oleh bahan kimia chlorofluoromethane (atau biasa disebut sebagai chlorofluorocarbon – CFC) pertama kali disampaikan oleh dua orang ilmuwan Amerika, Rowland dan Molina, di Jurnal Nature pada tahun 1974. Sejak saat itu perdebatan dan wacana pengaturan penggunaan CFC terus menggelinding, tidak hanya di Amerika namun juga di berbagai negara. Berbagai kajian ilmiah tentang penipisan lapisan ozon akibat CFC kemudian dilakukan oleh para ilmuwan. Puncak dari berbagai kajian tersebut adalah temuan tim ekspedisi ilmuwan Inggris yang dipimpin oleh Joe Farman tentang sangat rendahnya konsentrasi ozon stratosfer di atas Benua Antartika pada akhir musim dingin dan awal musim semi. Temuan tersebut dipublikasikan di Jurnal Nature pada tahun 1985. Istilah lubang ozon (ozone hole) mulai digunakan untuk menggambarkan sangat rendahnya konsentrasi ozon di suatu daerah (kurang dari 220 Dobson Unit). Gambar 1 yang menunjukkan lubang ozon di atas Kutub Selatan pada tahun 2006 membuktikan bahwa kerusakan lubang ozon masih terus berlanjut sampai saat ini yang luasnya sempat mencapai 29 juta km2.

Menyikapi kondisi tersebut, komunitas internasional segara bertindak dan menyepakati Konvensi Wina pada tahun 1985. Langkah lebih lanjut adalah melalui penetapan Protokol Montreal pada tahun 1987yang mengatur lebih rinci tentang penghapusan Bahan Perusak Ozon (BPO). Saat ini, protokol tersebut sudah diratifikasi oleh 193 negara dan menjadi salah satu contoh keberhasilan perjanjian internasional dalam melindungi lingkungan di bumi.
Gambar 1. Lubang ozon di Antartika [NASA, 2006]
Penipisan lapisan ozon merupakan salah satu masalah penting yang harus segera ditanggulangi karena setiap penipisan lapisan ozon sebesar 10% akan menyebabkan kenaikan intensitas sinar Ultra Violet (UV) B sebesar 20%. Hasil penelitian para ahli menunjukkan bahwa tingginya intensitas UV-B bisa menimbulkan katarak mata, kanker kulit, penurunan kekebalan tubuh, memusnahkan plankton, dan menghambat pertumbuhan tanaman.
1.2 Pemanasan Global

Pemanasan global dan perubahan iklim merupakan permasalahan lingkungan yang saat ini mendapat perhatian dari berbagai kalangan, mulai dari para ahli, pengambil kebijakan, hingga masyarakat umum. Tingginya perhatian masyarakat dunia tersebut dikarenakan fenomena ini bisa dirasakan oleh siapa saja dan dampaknya akan mengenai semua penduduk bumi tanpa terkecuali. Gambar 2 menunjukkan terjadinya kenaikan temperatur permukaan bumi di seluruh benua.

Gambar 2. Kenaikan temperatur di berbagai benua [IPCC, 2007] [IPCC, 2007]
Pada tahun 2007, IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) melaporkan bahwa konsentrasi CO2 di atmosfer telah mencapai 379 ppm, melebihi variasi alaminya antara 280 – 300 ppm yang telah bertahan selama kurun waktu 650.000 tahun terakhir. Kenaikan konsentrasi Gas Rumah Kaca (GRK) tersebut telah menyebabkan kenaikan temperatur permukaan bumi sebesar 0,76oC sejak masa sebelum revolusi industri. Sebelas diantara dua belas tahun terpanas sejak tahun 1850 terjadi pada kurun waktu antara 1995 – 2006.

Selain kenaikan temperatur yang bisa dirasakan oleh hampir seluruh penduduk di permukaan bumi, para ilmuwan juga mengamati dan terus mencatat pencairan lempeng es dan glatsier di berbagai wilayah. Wilayah Greenland tidak lagi seperti dahulu karena sudah ditinggalkan sebagian lapisan esnya. Demikian juga glatsier yang menyelimuti beberapa pegunungan sudah mencair dan menimbulkan kekhawatiran akan pasokan sumber air.

Mencairnya lapisan es dan glatsier tersebut menyebabkan kenaikan permukaan air laut yang mengancam keberadaan pulau-pulau kecil yang ada di permukaan bumi. Indonesia yang memiliki sekitar 17.500 pulau (mayoritas pulau-pulau kecil) dan 81.000 km garis pantai tentu saja akan terkena dampak kenaikan permukaan air laut secara signifikan.

Pemanasan global dan perubahan iklim juga menyebabkan terjadinya perubahan pola penguapan dan presipitasi air di permukaan bumi. Hal ini dikaitkan dengan fenomena kekeringan berat di musim kemarau dan hujan lebat yang acapkali menyebabkan banjir di musim penghujan. Perubahan pola musim ini juga dikaitkan dengan perubahan pola-pola penyakit terkait iklim, seperti Demam Berdarah Dengue (DBD) dan Malaria. Naiknya temperatur permukaan bumi juga diduga dapat mengancam produktivitas pertanian di wilayah ekuator.

1.3 Krisis Energi

Krisis energi yang terjadi di tahun 2008 dipicu oleh kenaikan harga minyak dunia hingga di atas USD 130 per barel. Kenaikan tersebut diikuti oleh kenaikan harga sumber-sumber energi yang lain, seperti gas dan batubara. Dampaknya
Gambar 4. Konsumsi energi dunia dalam Juta ton setara minyak [IEA, 2007]
kepada masyarakat segera bisa dirasakan karena saat ini sumber energi merupakan salah satu kebutuhan vital selain pangan. Meski di akhir tahun 2008, harga minyak dunia meluncur hingga di bawah USD 40 per barel, ancaman kelangkaan minyak bumi di masa depan berikut dampak kenaikan harganya tidak bisa diabaikan. Pertumbuhan konsumsi energi dunia bisa dilihat pada Gambar 4 berikut ini.

Dalam 33 tahun, konsumsi energi dunia sudah berlipat sekitar 2 kali lipat. Gambar 4 menunjukkan bahwa minyak bumi masih mendominasi suplai energi dunia. Di sisi lain, banyak ahli meramalkan akan datangnya suatu masa saat terjadinya penurunan produksi minyak dunia secara cepat. Tanpa kesiapan umat manusia menghadapi masa tersebut, krisis energi yang lebih dahsyat bisa menimpa penduduk bumi.

Meski mengekspor sumber energi fosil (gas, batu bara, dan minyak bumi) dalam jumlah besar, yakni sekitar 53% dari produksi, pengalaman menunjukkan bahwa Indonesia tidak terlepas dari krisis energi yang melanda dunia. Hal ini disebabkan karena negara kita tidak berswasembada di bidang minyak bumi; sumber energi yang masih mendominasi suplai energi nasional. Dengan kebutuhan nasional sekitar 1,2 Juta barel minyak per hari, negara kita hanya mampu memproduksi di bawah 1 Juta barel minyak per hari. Belum lagi kapasitas kilang minyak yang masih berada di bawah kebutuhan nasional, memaksa Indonesia harus mengimpor bahan bakar dari luar negeri. Hal ini menyebabkan Indonesia sangat terpengaruh manakala terjadi gejolak minyak dunia. Orientasi ekspor dari beberapa perusahaan pertambangan juga sedikit banyak mempengaruhi ketersediaan sumber energi fosil di tanah air. Prediksi kurva produksi minyak bumi di Indonesia bisa dilihat pada Gambar 5 berikut ini.

Turunnya produksi minyak Indonesia di bawah 1 Juta barel per hari menunjukkan bahwa upaya-upaya optimalisasi sumur yang sudah ada dan pengembangan sumur baru belum membuahkan hasil seperti yang diharapkan. Sementara itu, berlawanan dengan kecenderungan penurunan produksi bahan bakar minyak, kebutuhan energi nasional akan terus mengalami peningkatan (lihat Gambar 6).

Dua fenomena yang bertentangan tersebut, penurunan produksi minyak bumi dan kenaikan permintaan energi, membutuhkan perhatian serius dari Pemerintah dan seluruh masyarakat Indonesia.

1.4 Keterkaitan Antar Permasalahan

Penipisan lapisan ozon dan pemasan global/perubahan iklim merupakan dua masalah yang saling terkait; baik secara saintifik, teknologi, maupun dampaknya. Peningkatan temperatur permukaan bumi menyebabkan turunnya temperatur lapisan stratosfer; hal ini memperlambat pemulihan lapisan ozon. Ilmuwan NASA memperkirakan bahwa akibat pemanasan global, pemulihan lapisan ozon akan terlambat 18 tahun dari perkiraan semula, yakni tahun 2068 (semula 2050). Di sisi lain, penggunaan sumber energi secara boros, disamping menyebabkan krisis energi, juga bertanggung jawab terhadap semakin tingginya pemanasan global. Dengan demikian ketiga masalah di atas, penipisan lapisan ozon, pemanasan global, dan penggunaan sumber energi memiliki keterkaitan antara satu dengan yang lain.







Gambar 7. Es di kutub yang terancam oleh pemanasan global
Bahan-Bahan Perusak Ozon (BPO) seperti CFC, HCFC, Halon, dan Metil Bromida, juga memiliki kemampuan yang tinggi dalam menyebabkan pemanasan global. Refrigeran halokarbon menyerap radiasi gelombang infra merah pada rentang spektrum absorpsi yang berbeda dengan CO2. Kekuatan absorpsi refrigeran halokarbon bisa ribuan kali lebih kuat dibandingkan CO2. Dengan demikian, refrigeran halokarbon merupakan GRK yang cukup kuat.
Di sisi lain, pada saat refrigeran halokarbon tersebut merusak lapisan ozon, maka secara tidak langsung, refrigeran tersebut menimbulkan efek pendinginan karena ozon juga merupakan GRK. Namun, efek pemanasan langsung akibat refrigeran halokarbon jauh lebih tinggi dibandingkan efek pendinginan yang mungkin terjadi. Potensi suatu gas menyebabkan efek pemanasan permukaan bumi dinyatakan dalam besaran Global Warming Potential (GWP) dengan CO2 sebagai referensi (GWP = 1). Beberapa nilai ODP (Ozone Depleting Potential) dan GWP refrigeran dapat dilihat di Tabel 1.









Tabel 1 ODP dan GWP beberapa refrigeran



Selain dampak langsung refrigeran terhadap pemanasan global, pengoperasian mesin refrigerasi juga menimbulkan emisi CO2 akibat konsumsi energi (listrik ataupun bahan bakar) oleh mesin refrigerasi tersebut. Delapan puluh persen dampak sektor refrigerasi terhadap pemanasan global berasal dari konsumsi energinya; bukan dari kebocoran refrigeran. Sektor refrigerasi mengkonsumsi sekitar 15% energi dunia yang sebagian besar diproduksi dari sumber energi fosil (batubara, minyak bumi, dan gas alam).

Metode yang komprehensif dalam mengevaluasi emisi GRK yang diakibatkan mesin refrigerasi diantaranya adalah TEWI (Total Equivalent Warming Impact) yang memperhitungkan emisi GRK pada saat pengoperasian dan pembuangan mesin. Sedangkan metode LCCP (Life Cycle Climate Performance) adalah TEWI yang ditambah dengan emisi GRK tidak langsung pada saat proses manufaktur mesin refrigerasi serta proses produksi refrigeran.
Lapisan Ozon

2.1 Pengertian Tentang Ozon

Ozon adalah gas yang secara alami terdapat di dalam atmosfir. Masing-masing molekul ozon terdiri dari tiga buah atom oksigen dan dinyatakan sebagai O3. Ozon bisa dijumpai di dua wilayah atmosfir. Sekitar 10% ozon berada di lapisan troposfir, yaitu wilayah atmosfir yang paling dekat dengan permukaan bumi dari permukaan bumi hingga ketinggian 10-16 kilometer. Sekitar 90% persen ozon berada di lapisan stratosfir, yaitu wilayah atmosfir yang terletak mulai dari puncak troposfir hingga ketinggian sekitar 50 kilometer. Ozon yang berada di stratosfir sering kali disebut lapisan ozon.

Ozon ditemukan di laboratorium pada pertengahan tahun 1800an. Keberadaan ozon di atmosfir kemudian ditemukan menggunakan metoda pengukuran secara kimiawi dan optis. Kata ozon berasal dari bahasa Yunani: ozein yang berarti berbau. Ozon memiliki bau yang sangat kuat sehingga keberadaannya mudah diketahui walaupun dalam konsentrasi yang rendah.

Ozon akan dengan cepat dapat bereaksi dengan berbagai bahan-bahan kimia dan dalam konsentrasi yang sangat banyak bersifat mudah meledak ( explosive ) . Pelepasan muatan listrik (electrical discharges) pada umumnya digunakan untuk membuat ozon dalam proses industri seperti proses pemurnian udara dan air, pemutihan tekstil dan produk-produk makanan.

Sebagian besar ozon (sekitar 90%) dijumpai di stratosfir, sebuah lapisan yang terletak pada ketinggian sekitar 10-16 kilometers di atas permukaan bumi hingga ketinggian sekitar 50 kilometers. Di daerah tropis lapisan stratosfir dimulai dari ketinggian yang lebih tinggi yaitu 16 kilomete r, dibandingkan dengan di daerah kutub yaitu 10 kilometer. Tempat berkumpulnya ozon di stratosfir biasanya dikenal dengan istilah “lapisan ozon.” Sekitar 10% ozon dijumpai di lapisan troposfir, yaitu wilayah atmosfir yang paling dekat dengan permukaan bumi , yaitu terletak diantara permukaan bumi dengan lapisan stratosfir.

Konsentrasi molekul-molekul ozon di atmosfir jauh lebih sedikit dibandingkan dengan gas-gas lainnya seperti oksigen (O2) nitrogen (N2) . Di lapisan stratosfir disekitar puncak lapisan ozon, terdapat sekitar 12 molekul ozon untuk setiap satu juta molekul udara. Di lapisan troposfir dekat permukaan Bumi, konsentrasi ozon lebih sedikit, berkisar antara 0,0 2 hingga 0, 1 molekul ozon untuk setiap satu juta molekul udara. Konsentrasi tertinggi ozon permukaan berasal dari udara yang tercemar oleh aktivitas manusia.

Sebagai ilustrasi sedikitnya konsentrasi ozon di dalam atmosfir kita, andaikan seluruh molekul-molekul ozon baik yang berada di troposfir maupun di stratosfir dibawa ke permukaan Bumi dan secara merata disebar ke seluruh permukaan Bumi, maka ketebalan ozon hanya sekitar beberapa milimeter saja.


Gambar 2.1 Konsentrasi Ozon

Pembentukan ozon di atmosfir

Ozon terbentuk di atmosfir melalui beberapa langkah proses kimia yang memerlukan bantuan sinar matahari. Di lapisan stratosfir, proses pembentukan ozon dimulai dengan pecahnya molekul oksigen (O2) oleh radiasi ultraviolet dari Matahari. Pada atmosfir bawah (troposfir), ozon terbentuk melalui serangkaian reaksi kimia yang berbeda yang melibatkan gas-gas yang mengandung hidrokarbon dan nitrogen.

Ozon stratosfir secara alami terbentuk melalui reaksi kimia yang melibatkan radiasi ultraviolet m atahari dan molekul oksigen yang tersedia di atmosfir (21% dari kandungan atmosfir). Langkah pertama, sinar matahari memecah molekul oksigen (O2) menghasilkan dua atom oksigen (2 O) seperti pada G ambar 2.2 . Pada langkah kedua, masing-masing atom oksigen tersebut bereaksi dengan sebuah molekul oksigen menghasilkan molekul ozon (O3). Reaksi tersebut terjadi terus menerus karena keberadaan radiasi ultraviolet matahari di stratosfir. Akibatnya, produksi ozon terbesar te r jadi di stratosfir tropis.




Gambar 2.2. Proses Pembentukan ozon di Stratosfir

Produksi ozon stratosfir seimbang dengan kerusakan ozon melalui reaksi kimia. Ozon secara terus menerus bereaksi dengan berbagai zat-zat kimia alami maupun buatan manusia di stratosfir. Dalam setiap reaksi, sebuah molekul ozon hilang dan senyawa kimia lainnya terbentuk. Berbagai gas reaktif yang penting yang dapat merusak ozon adalah gas-gas yang mengandung klorin dan bromin.

Dekat permukaan bumi , ozon juga diproduksi melalui reaksi kimia yang melibatkan gas-gas alami maupun gas-gas pencemar lainnya. Produksi ozon troposfir utamanya melibatkan gas-gas hidrokarbon dan nitrogen oksida serta sinar matahari. Pemakaian bahan bakar fosil merupakan sumber utama produksi ozon troposfir yang berasal dari gas-gas pencemar. Produksi ozon permukaan tidak memberikan kontribusi yang signifikan terhadap kelimpahan ozon stratosfir. Jumlah ozon permukaan terlalu sedikit dan memindahkan ozon permukaan ke stratosfir tidak cukup efektif. Sebagaimana ozon stratosfir, ozon di troposfir dapat rusak akibat adanya rekasi kimia secara alami maupun yang melibatkan zat-zat kimia buatan manusia.

Kelimpahan ozon di stratosfir dan troposfir ditentukan oleh keseimbangan antara proses-proses kimia yang membentuk dan yang merusak ozon. Keseimbangan yang dimaksud disamping ditentukan oleh jumlah gas-gas yang bereaksi juga oleh laju dan efektivitas reaksi yang bervariasi ditentukan oleh intensitas sinar matahari, lokasi, suhu udara, dan faktor-faktor lain. Bila kondisi atmosfir berubah mengarah pada terjadinya reaksi pembentukan ozon maka kelimpahan ozon di suatu tempat akan meningkat. Sebaliknya bila kondisi atmosfir mengarah pada terjadinya reaksi perusakan ozon maka kelimpahan ozon akan menurun. Keseimbangan antara reaksi pembentukan dan perusakan ozon dikombinasikan dengan pergerakan masa udara di atmosfir menentukan distribusi ozon secara global dalam skala waktu harian hingga bulanan. Sejak dekade yang lalu kelimpahan ozon global telah menurun akibat meningkatkan konsentrasi gas-gas reaktif yang mengdanung klorin dan bromin di lapisan stratosfir.

Pengukuran ozon di atmosfir

Jumlah ozon di atmosfir diukur dengan menggunakan berbagai instrument baik yang dipasang di darat, dipasang pada balon sonde, pesawat udara dan satelit. Mengukur ozon bisa dilakukan dengan memasukkan udara kedalam suatu alat yang berisi sistem deteksi ozon. Cara lainnya dilakukan berdasarkan sifat unik ozon dalam hal menyerap radiasi matahari di atmosfir. Dalam hal ini, sinar matahari atau laser secara cermat diukur porsinya di atmosfir yang mengandung ozon.

Kelimpahan ozon di atmosfir diukur menggunakan berbagai teknik seperti pada Gambar 2.3. Teknik-teknik pengukuran dilakukan dengan menggunakan sifat-sifat optis dan kimia ozon. Ada dua kat e gori utama teknik pengukuran , yaitu pengukuran secara langsung dan dari jarak jauh (remote). Pengukuran ozon dengan teknik seperti ini telah sering digunakan untuk memantau perubahan yang terjadi pada lapisan ozon dan melalui pemahaman kita terhadap berbagai proses yang mengendalikan kelimpahan ozon.

Ozon di atmosfir diukur dengan berbagai instrumen baik yang ditempat di daratan, di pesawat udara, balon udara dan satelite. Berbagai instrumens dapat mengukur ozon secara langsung dengan jalan mengukur kandungan ozon sampel udara, sedangkan yang lainnya mengukur dari jarak jauh. Beberapa jenis instrument menggunakan teknik optic dengan sinar Matahari dan laser sebagai sumber cahaya, atau menggunakan reaksi kimia yang unik terhadap ozon. Pengukuran ozon total dilakukan di berbagai tempat dengan skala waktu mingguan.


Gambar 2.3. Pengukuran Ozon di Atmosfir

Pengukuran langsung kelimpahan ozon di atmosfir dilakukan dengan menarik udara langsung ke dalam sebuah instrumen. Begitu udara sudah berada di dalam instrumen, ozon dapat diukur melalui penyerapannya terhadap sinar ultraviolet (UV) atau melalui arus listrik yang dihasilkan dalam reaksi kimia dari ozon. Cara seperti itu digunakan dalam pembuatan “ozonsonde,” yang merupakan modul pengukur ozon yang bisa ditempatkan dalam sebuah balon udara yang kecil. Balon-balon udara kecil dapat terbang cukup tinggi sehingga bisa mengukur ozon di lapisan stratosfir. Ozonsonde bisanya diluncurkan setiap minggu di berbagai tempat di dunia. Instrumen pengukur ozon secara langsung dengan menggunakan sifat optis dan kimia sering dipasang pada pesawat terbang untuk mengukur distribusi ozon di troposfir dan stratosfir bawah. Pesawat terbang tertentu (high altitute aircraft) dapat terbang cukup tinggi sehingga dapat mencapai lapisan ozon di stratosfir dan dapat mencapai tempat terjauh di sekitar kutub. Pengukuran ozon juga dilakukan dengan menggunakan pesawat komersial.

Pengukuran kelimpahan ozon jarak jauh dilakukan dengan mendeteksi keberadaan ozon dari jarak yang sangat jauh dengan instrument pengukurnya. Sebagian besar pengukuran ozon jarak jauh didasarkan pada sifat unik ozon yang dapat menyerap radiasi UV. Sumber-sumber radiasi UV bisa berasal dari Matahari dan laser. Sebagai contoh, satelit menggunakan penyerapan UV matahari oleh atmosfir atau penyerapan sinar matahari yang dibaurkan oleh permukaan Bumi untuk mengukur ozon di seluruh dunia setiap harinya. Suatu jaringan detektor yang ditempatkan di darat mengukur ozon melalui jumlah sinar UV yang mencapai permukaan Bumi. Instrumen lain yang digunakan mengukur ozon dilakukan dengan mengukur absorpsi radiasi infra-merah atau sinar tampak atau emisi gelombang mikro atau radiasi inframerah. Jumlah ozon total dan distribusinya menurut lintang dapat diukur dengan teknik jarak jauh. Sinar laser yang dipancarkan dari stasiun di daratan maupun dari pesawat udara sering kali digunakan untuk mengukur ozon dari jarak beberapa kilometer sepanjang berkas sinar laser tersebut.

Penyebaran Ozon di atas Permukaan Bumi

Jumlah ozon total di atas permukaan bumi bervariasi sesuai dengan lokasi dan sekala waktu yang berkisar dari harian hingga musiman. Keragaman tersebut disebabkan oleh pergerakan udara di stratosfir dan produksi bahan-bahan kimia serta kerusakan ozon. Total ozon pada umu m nya paling rendah di equator dan paling tinggi di kutub yang disebabkan oleh pola angin musiman di atmosfir.

Ozon total di atas permukaan bumi diperoleh dengan mengukur kandungan seluruh ozon yang persis berada d i atas tempat tersebut. Ozon total terdiri dari ozon stratosfir dan ozon troposfir. Ozon total dinyatakan dengan Dobson Units ( DU ). Biasanya nilai ozon total di atas permukaan bumi bervariasi dari 200 hingga 500 DU . Nilai ozon total sebesar 500 DU, setara dengan ketebalan 0.5 cm atau 0.2 inci saja.

Konsentrasi ozon total sangat ditentukan oleh posisi lintang, dimana konsentrasi tertinggi terjadi di lintang tengah dan lintang tinggi. Hal ini terjadi akibat adanya sirkulasi udara di atmosfir yang memindahkan udara tropis yang kaya ozon menuju ke kutub pada musim gugur dan musim dingin. Kawasan dengan kandungan ozon total yang rendah terjadi di kutub pada musim dingin dan semi sebagai akibat terjadi perusakan ozon secara kimiawi oleh gas-gas klorin dan bromin. Konsentrasi ozon total terendah ( selain di Antartika pada musim semi ) terjadi juga di daerah tropis pada semua musim karena secara alami konsentrasi ozon terendah memang terjadi di wilayah tropis.

Semakin tinggi lintang suatu tempat maka semakin tinggi konsentrasi ozon totalnya. Konsentrasi terendah terjadi di kawasan tropis (lintang rendah). Gambar di bawah mengilustrasikan sebaran ozon total di seluruh dunia.


Gambar 2.4. Gambaran Konsentrasi Ozon Total di seluruh Dunia pada tanggal 7 Januari 2007

Variasi ozon total alami terhadap lintang dan bujur bumi terjadi karena dua alasan. Pertama, pergerakan udara alami menyebabkan pencampuran udara yang mengandung ozon tinggi maupun rendah. Pergerakan udara juga meningkatkan ketebalan verti k al lapisan ozon di dekat kutub, yang menyebabka n ozon total di kawasan tersebut menjadi meningkat. Sistem cuaca yang terjadi di troposfir untuk sementara waktu dapat mengurangi ketebalan ozon stratosfir di suatu tempat, sehingga pada saat yang bersamaan konsentrasi ozon total di tempat tersebut juga menurun. Kedua, keragaman terjadi sebagai akibat perubahan keseimbangan antara produksi bahan-bahan kimia perusak ozon dengan dengan proses kerusakan ozon secara alami sebagaimana udara berpindah ke tempat baru di atas bumi . Berkurangnya paparan terhadap radiasi ultraviolet matahari, akan menurunkan produksi ozon.

2.2 Pe ngertian Tentang Lapisan ozon

Elemen-elemen yang membentuk atmosfir Bumi sangat penting artinya bagi kita semua. Keseimbangan gas-gas di atmosfir telah berubah akhir-akhir ini akibat dari aktivitas manusia. Guna melindungi dan melestarikan kehidupan di muka Bumi, para ilmuwan perlu memahami berbagai faktor yang rumit yang mengendalikan keseimbangan gas-gas di atmosfir.

Atmosfir terdiri dari 78% nitrogen, 21% oksigen dan gas-gas minor, 1% argon gas-gas telusur, karbon dioksida dan ozon. Begitu sedikitnya jumlah ozon didalam atmosfir, maka jika kita bawa semua molekul-molekul ozon ke permukaan maka tebalnya hanya sekitar 3 mm. Ozon terdapat di seluruh atmosfir, tetapi sebagian besar terdapat di lapisan stratosfir, antara 15 dan 40 km di atas permukaan Bumi. Ozon inilah yang dikenal dengan istilah “Lapisan Ozon”.

Lapisan ozon melindungi bumi dari pengaruh berbahaya radiasi matahari. Radiasi ultraviolet (UV) yang berasal dari matahari berbahaya bagi kehidupan di b umi. Semakin menigkatnya jumlah radiasi UV (UV-B) dapat merusa k rantai makanan yang ada di laut. Disamping itu terdapat hubungan yang kuat antara meningkatnya UV dengan meningkatnya kasus-kasus penyakit kanker kulit dan katarak mata pada manusia. Pada dasarnya atmosfir bertindak sebagai perisai terhadap radiasi matahari melalui penyebaran atau penyerapan oleh molekul-molekul gas yang ada di dalam atmosfir b umi. Terhadap hal ini, ozonlah yang paling efektif menyerap radiasi UV. Secara alami molekul-molekul ozon terbentuk dan rusak di atmosfir Bumi. Secara alami pula penipisan lapisan ozon terjadi di atas Kutub Selatan (Antarctica) setiap musim semi (springtime).

Akan tetapi belakangan diketahui bahwa telah terjadi penipisan lapisan ozon yang tidak alami. Sejak dekade yang lalu ozon di atas Antarti k a telah semakin menipis pada musim semi secara tidak alami. Para peneliti menemukan bahwa penipisan tersebut sebagai akibat langsung dari pelepasan chlorofluorocarbon (CFC) oleh manusia ke atmosfir. Selama ini CFC secara luas digunakan sebagai zat pendorong (propellant) pada produk-produk aerosol (spray) dan sebagai media pendingin (coolant) pada alat-alat pendingin (refrigerator). Begitu terlepas ke udara maka zat kimia yang stabil ini tidak bisa terurai ketika berada di lapisan atmosfir bawah dan butuh satu dekade untuk bermigrasi ke lapisan stratosfir. Begitu mencapai stratosfir, maka molekul-molekul CFC yang biasanya stabil karena terpapar langsung terhadap radiasi UV akan terurai menjadi atom-atom yang reaktif. Atom-atom reaktif tersebut selanjutnya bereaksi dengan ozon menghasilkan senyawa baru. Sayangnya senyawa baru tersebut tidak stabil dan terus-menerus bereaksi merusak ozon. Satu atom klorin dapat merusak ribuan molekul ozon sebelum akhirnya terikat menjadi senyawa yang stabil. Ketika itu kerusakan ozon berhenti.


Gambar 2.5. Letak Lapisan Ozon pada Atmosfir

2.3 Fungsi Lapisan Ozon Bagi Kehidupan di Bumi

Ozon di stratosfir menyerap sebagian besar radiasi ultraviolet matahari yang sangat berbahaya. Oleh karena peran inilah maka ozon stratosfir sering kali di sebut sebagai good ozone . Sebaliknya, ozon troposfir yang terbentuk akibat pencemaran disebut bad ozon e karena dapat membahayakan kehidupan manusia, tanaman dan hewan.

Semua molekul ozon secara kimiawi sama, yaitu terdiri dari tiga atom oksigen. Akan tetapi ozon di stratosfir memiliki fungsi lingkungan yang sangat berbeda dengan ozon troposfir . Ozon stratosfir baik bagi kehidupan manusia dan makhluk hidup lainnya karena dapat menyerap radiasi ultraviolet (UV-B) yang berasal dari matahari ( G ambar 2.6). Apabila tidak diserap oleh molekul ozon stratosfir, maka UV-B akan sampai ke permukaan b umi dalam jumlah yang membahayakan kehidupan. Bagi manusia, bila tingkat paparan terhadap UV-B meningkat, maka resiko terkena penyakit kanker kulit, katarak mata, dan menurunnya kekebalan tubuh akan meningkat pula. Paparan terhadap UV-B yang terjadi pada masa kanak-kanak dan jumlah kumulatif paparan adalah faktor penting yang menentukan resiko. Pemaparan yang berlebihan terhadap radiasi UV-B juga dapat merusak kehidupan tumbuhan di darat, organisme bersel tunggal, dan ekosistem perairan. Radiasi UV yang lain, yaitu UV-A, yang tidak terserap oleh ozon, dapat menyebabkan penuaan kulit secara prematur. Penyerapan radiasi UV-B oleh ozon merupakan sumber panas di stratosfir. Hal ini membantu memelihara kondisi di stratosfir sebagai kawasan yang stabil dimana suhu udara meningkat dengan ketinggian. Oleh karena itu ozon memainkan peran kunci dalam mengendalikan struktur suhu di atmosfir b umi.

Ozon juga terbentuk di dekat permukaan b umi melalui proses reaksi kimia alami sebagai akibat keberadaan gas-gas pencemar buatan manusia. Ozon yang dihasilkan dari gas-gas pencemar berbahaya bagi kehidupan. Paparan ozon berlebih terhadap tumbuhan dapat menurunkan hasil. Paparan ozon berlebih p ada manusia dapat mengurangi kapasitas paru-paru dan dapat menyebabkan dada sakit, iritasi tenggorokan, batuk dan memperburuk kondisi kesehatan yang berhubungan dengan jantung dan paru-paru. Selain itu p eningkat a n konsentrasi ozon di troposfir dapat menyebabkan pemanasan permukaan b umi. Sumber utama pencemaran udara adalah pembakaran bahan bakar fosil dan aktifitas industri. Mengurangi emisi pencemar udara berarti dapat mengurangi konsentrasi ozon troposfir .

Gambar di bawah ini mengilustrasikan perlindungan masuknya radiasi UV-B oleh lapisan ozon yang berada di stratosfir dan membungkus seluruh permukaan b umi. Radiasi UV-B yang berasal dari m atahari (dengan panjang gelombang 280- 315 nanometer) sebagian besar diserap oleh lapisan ozon. Akibatnya jumlah radiasi UV-B yang mencapai permukaan b umi menjadi sangat berkurang. Sedangkan radiasi UV-A (315- 400- nm) tidak diserap oleh lapisan ozon.


Gambar 2.6. Fungsi Lapisan Ozon

2.4 Fenomena Penipisan Lapisan Ozon

Para ilmuwan mempelajari perusakan ozon melalui berbagai penelitian di laboratorium, model-model komputer, dan observasi langsung di stratosfir. Melalui penelitian di laboratorium, para ilmuwan mampu menemukan dan mengevaluasi terjadinya reaksi-reaksi kimia yang juga terjadi di stratosfir. Reaksi kimia antara dua gas mengikuti hukum-hukum fisika. Beberapa dari rekasi-reaksi kimia tersebut terjadi di permukaan partikel-partikel yang terbentuk di stratosfir. Berbagai reaksi yang melibatkan berbagai macam molekul seperti klorin, bromin, florin, dan iodin dan gas-gas lain yang ada di atmosfir seperti oksigen, nitrogen, dan hidrogen telah banyak diteliti orang. Penelitian tersebut menjelaskan bahwa terdapat beberapa reaksi yang melibatkan klorin dan bromin yang secara langsung atau tidak langsung menyebabkan kerusakan ozon di atmosfir.

Dengan menggunakan model-model komputer, para ilmuwan dapat meneliti keseluruhan pengaruh dari berbagai reaksi dalam kondisi kimiawi dan fisik seperti yang terjadi di stratosfir. Model-model tersebut termasuk angin, suhu udara, dan perubahan sinar matahari harian dan musiman. Melalui analisis seperti itu, para peneliti telah menunjukkan bahwa klorin dan bromin dapat bereaksi dalam siklus katalitik dimana satu atom klorin atau bromin dapat merusak banyak sekali molekul ozon. Para ilmuwan menggunakan hasil dari model tersebut untuk dibandingkan dengan hasil observasi waktu sebelumnya untuk menguji pemahaman kita terhadap atmosfir dan untuk mengevaluasi pentingnya berbagai reaksi baru yang ditemukan di laboratorium. Model-model komputer juga memungkinkan para peneliti untuk memprediksi keadaan yang akan datang dengan mengganti kondisi atmosfir dan parameter-parameter lainnya.

Proses perusakan ozon dimulai dengan pelepasan gas halogen yang mengandung klorin atau bromin di permukaan bumi. Salah satu contoh gas halogen yang mangandung klotion adalah chlorofluorocarbon (CFC) . Gas halogen terakumulasi di lapisan atmosfir bawah (troposfir) dan selanjutnya bergerak ke lapisan stratosfir. Akumulasi terjadi karena sebagian besar gas tersebut ketika berada di atmosfir bawah (troposfir) tidak mudah bere a ksi (stabil). Sebagian emisi gas halogen bisa juga berasal dari sumber-sumber alami. Gas-gas tersebut juga terakumulasi di troposfir dan bergerak ke lapisan stratosfir.

Gas halogen tidak bereaksi langsung dengan ozon. Pada saat berada di stratosfir, gas halogen tersebut secara kimia di ubah oleh radiasi ultaviolet dari matahari menjadi gas-gas halogen yang reaktif. Gas-gas reaktif tersebut merusak ozon yang ada di stratosfir. Rata-rata kerusakan ozon total yang disebabkan oleh gas-gas reaktif tersebut diperkirakan kecil di daerah tropis dan meningkat hingga 10% di lintang menengah (daerah sub tropis) . Di kawasan kutub, kehadiran awan-awan stratosfir kutub meningkatkan kelimpahan gas halogen yang paling reaktif. Hal ini menyebabkan kerusakan ozon terjadi lebih parah di kawasan kutub terutama pada musim dingin dan semi. Dalam kurun waktu yang relatif panjang , udara di stratosfir bergerak kembali ke troposfir, membawa gas halogen yang reaktif. Gas-gas tersebut kemudian hilang dari atmosfir oleh hujan dan salju dan terkubur di b umi. Proses ini mengakhiri kerusakan ozon oleh atom-atom klorin dan bromin yang awalnya dilepas ke atmosfir dalam bentuk molekul-molkul gas halogen.


Emisi

BPO diemisikan di permukaan bumi akibat berbagai aktivitas manusia dan proses alamiah

Transport

BPO ditransportasikan ke stratosfir akibat pergerakan udara

Reaksi Kimia

Gas-gas halogen yang reaktif bereaksi dengan molekul ozon dan menyebabkan penipisan lapisan ozon

Awan kutub stratosfir meningkatkan jumlah gas-gas halogen reaktif yang akibatnya memperparah penipisan lapisan ozon di kutub selama musim dingin dan semi

Konversi

Sebagian besar BPO dikonversikan melalui reaksi kimia yang melibatkan sinar matahari menjadi gas halogen yang reaktif

Akumulasi

BPO terakumulasi di atmosfir bagian bawah dan terdistribusi akibat pergerakan udara


Pembersihan

Udara yang mengandung gas halogen reaktif turun ke lapisan troposfir. Gas-gas tersebut akan bereaksi dengan uap air yang terdapat di awan dan hujan untuk selanjutnya dibawa ke permukaan bumi


Bagan dalam Gambar 2.7 menunjukkan prinsip dasar proses penipisan ozon di stratosfir.

Gas halogen yang umurnya pendek mengalami konversi kimiawi secara signifikan di troposfir menghasilkan gas halogen reakti f dan senyawa lainnya. Molekul-molekul gas yang tidak dikonversi terakumulasi di troposfir dan kemudian bergerak naik ke stratosfir. Hanya sebagian kecil gas halogen reaktif yang diproduksi di troposfir yang bergerak naik ke stratosfir karena sebagian besar larut dalam air hujan. Contoh penting gas-gas yang bisa hilang di troposfir adalah HCFC, yang digunakan bahan pengganti BPO, bromoform, dan gas-gas yang mengandung iodine.

Gambar di bawah ini menunjukkan foto satelit lubang ozon di atas Antartika pada tanggal 6 September (gambar kiri) dan 8 Oktober 2006 (gambar kanan).


Gambar 2.8. Foto satelit lubang ozon di tas Antartika

2.5 Bahaya Yang Bisa Timbul Akibat Kerusakan Lapisan Ozon

Berkurangnya konsentrasi ozon akan menyebabkan semakin tingginya tingkat radiasi UV-B yang dapat mencapai permukaan Bumi. Pancaran radiasi UV-B yang merupakan bagian dari sinar matahari sebenarnya tidak berubah, namun semakin berkurangnya ozon maka berkurang pula perlindungan sehingga lebih banyak lagi radiasi UV-B yang bisa mencapai permukaan Bumi. Hasil studi menunjukkan bahwa tingkat radiasi UV-B yang diukur di permukaan Bumi di daerah Antartika (Kutub Selatan) meningkat dua kali lipat bersamaan dengan kehadiran lubang ozon di atas Antartika. Studi lain mengkonfirmasikan terdapat hubungan yang nyata antara berkurangnya ozon dengan meningkatnya radiasi UV-B di Kanada selama beberapa tahun yang lalu.

Dampaknya Terhadap Kesehatan Manusia

Hasil studi laboratorium dan epidemiologis menunjukkan bahwa UV-B menyebabkan kanker kulit nonmelanoma dan memainkan peran utama dalam perkembangan malignant melanoma. Disamping itu, UV-B juga dapat menyebabkan katarak. Seluruh sinar matahari sebenarnya mengnadung UV-B, sekalipun dalam kondisi ozon yang natural. Dengan demikian penting bagi kita untuk selalu membatasi paparan langsung terhadap sinar matahari. Namun demikian, penipisan lapisan ozon akan meningkatkan jumlah radiasi UV-B dan akan meningkatkan resiko terhadap kesehatan manusia.

Dampaknya Terhadap Tanaman

Proses fisiologis dan perkembangan tanaman dipengaruhi oleh radiasi UV-B. Terlepas dari mekanisme untuk mengurangi atau memperbaiki dampak tersebut dan terbatasnya kemampuan untuk beradaptasi terhadap meningkatnya tingkat UV-B, pertumbuhan tanaman dapat secara langsung dipengaruhi oleh radiasi UV-B.

Perubahan tidak langsung yang disebabkan oleh UV-B seperti perubahan bentuk tanaman, perubahan distribusi nutrisi di dalam tanaman, perubahan waktu fase pertumbuhan dan metabolisme sekunder, barangkali bisa sama pentingnya atau bahkan lebih penting dari kerusakan tanaman akibat radiasi UV-B. Perubahan tersebut dapat berimplikasi penting terhadap keseimbangan kompetitif dari tanaman , penyakit tanaman, dan siklus biogeokimia.

Dampaknya Terhadap Ekosistem Laut

Phytoplankton membentuk fondasi rantai makanan di perairan. Produktivitas phytoplankton terbatas pada zona euphotic, yaitu lapisan atas dari kolom air dimana cukup tersedia sinar matahari untuk mendukung produktivitas neto. Posisi dari or ganisme di zona euphotic dipengaruhi oleh prilaku angin dan gelombang. Disamping itu terdapat juga phytoplankton yang mampu secara aktif bergerak sehingga dapat meningkatkan produktivitasnya, sehingga mereka mampu bertahan. Paparan langsung terhadap radiasi UV-B matahari berpengaruh baik terhadap mekanisme orientasi dan motilitas di dalam phytoplankton, menyebabkan menurunnya tingkat hidup dari organisme ini. Para peneliti telah mendemonstrasikan adanya suatu hubungan langsung di dalam produksi phytoplankton akibat penipisan lapisan ozon yang mengarah pada peningkatan radiasi UV-B. Sebuah studi telah menunjukkan terjadinya penurunan sebesar 6 - 12% di daerah yang miskin ozon.

Radiasi UV-B juga telah diketahui dapat menyebabkan kerusakan pada tahap pertumbuhan awal ikan, udang, kepiting, jenis ampibi dan binatang lainnya. Dampak yang paling buruk adalah menurunnya kapasitas reproduksi dan pertumbuhan larva. Dalam keadaan normalpun radiasi UVB matahari merupakan faktor pembatas, dan peningkatan sedikit saja paparan langsung terhadap radiasi UVB dapat memiliki dampak yang signifikan terhadap polpulasi binatang perairan.

Dampaknya Terhadap Siklus Biogeokimia
Meningkatnya radiasi UV matahari dapat mempengaruhi siklus biogeokimia di daratan dan di perairan, dengan demikian akan merubah baik sumber (sources) dan rosot (sinks) dari gas rumah kaca dan gas telusur penting lainnya seperti karbon dioksida (CO2), karbon monoksida (CO), carbonyl sulfide (COS) dan gas-gas lainnya termasuk ozon. Kemungkinan terjadi perubahan seperti ini akan berkontribusi terhadap biosphere-atmosphere feedbacks yang memperlemah atau memperkuat pembentukan gas-gas tersebut atmosfir.

Dampaknya Terhadap Berbagai Jenis Bahan
Polimer sintetis, dan polimer alami (biopolymer), serta berbagai bahan komersial lainnya sangat dipengaruhi oleh radiasi UV matahari. Berbagai jenis bahan yang ada saat ini dapat terlindung dari radiasi UVB karena menggunakan beberapa bahan aditiv khusus. Dengan demikian adanya penigkatan tingkat radiasi UV-B matahari akan mempercepat terjadinya kerusakan bahan, memperpendek waktu pakainya di luar ruangan (outdoor).
SUMBER: http://www.ozon-indonesia.org/index.php?table=lbozon&view=true&no=1

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar