chemical number one: Fenomena Penipisan Lapisan Ozon dan Dampaknya

FENOMENA PENIPISAN LAPISAN OZON DAN DAMPAKNYA PADA MAKHLUK HIDUP

BAB I . PENDAHULUAN

I .1 Latar Belakang

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.

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.

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 Greenland. Mencairnya lapisan es dan glatsier tersebut menyebabkan kenaikan permukaan air laut yang mengancam keberadaan pulau-pulau kecil yang ada di seluruh permukaan planet Bumi. Tak terkecuali 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.

Kemungkinan pulau pulau kecil yang ada di seluruh dunia akan tenggelam di masa yang akan datang, perubahan musim hujan dan musim kemarau yang kacau di daerah beriklim tropis, apabila keadaan ini tidak segera di atasi.

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 0,76^oC sejak masa sebelum revolusi industri. Sebelas diantara dua belas tahun terpanas sejak tahun 1850 terjadi pada kurun waktu antara 1995 – 2006.

I .2 Fenomena Penipisan Lapisan 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) , terbentuk pada 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 menunjukan bahwa persentase ozon secara keseluruhan di Antartika terus menurun. Penerbangan yang dilakukan untuk meneliti hal ini juga memberikan hasil yang sama.

Sebenarnya indikasi kerusakan lapisan ozon pertama kali ditemukan sekitar tiga setengah dekade yang lalu oleh tim peneliti Inggris, British Antarctic Survey (BAS), di benua Antartika. Beberapa tahun kemudian hasil pantauan menyimpulkan kerusakan ozon di lapisan stratosfer menjadi begitu parah. Semakin membesarnya lubang ozon di kawasan kutub bumi akhir-akhir ini sungguh mengkhawatirkan. Bila hal tersebut tidak diantisipasi, bisa menimbulkan bencana lingkungan yang luar biasa. Karena lapisan ozon berfungsi melindungi kehidupan di planet Bumi dari radiasi ultraviolet matahari.

Penipisan lapisan ozon dan pemasan global disertai perubahan iklim merupakan 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 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 1 - 2. Penipisan lapisan ozon di Kutub Utara, terlihat seperti lubang besar

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 bereaksi (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, tetapi pada saat berada di stratosfir gas halogen tersebut secara kimia di ubah oleh radiasi ultraviolet dari matahari menjadi gas-gas halogen yang reaktif. Gas-gas reaktif tersebut yang 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 dapat bergerak kembali ke troposfir, membawa gas halogen yang reaktif. Gas-gas tersebut kemudian hilang dari atmosfir oleh hujan dan salju dan terkubur di bumi. Proses ini mengakhiri kerusakan ozon oleh atom-atom klorin dan bromin yang awalnya dilepas ke atmosfir dalam bentuk molekul-molekul gas halogen.

Gas halogen yang umurnya pendek mengalami konversi kimiawi secara signifikan di troposfir menghasilkan gas halogen reaktif 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.

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. 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).

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).

Oleh karena itu 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.

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 3. Mencairnya gunung es di kutub Gambar 4. Gletser yang mencair

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

II. 2 Pengertian Ozon

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 adalah gas yang secara alami terdapat di dalam atmosfir. Masing-masing molekul ozon terdiri dari tiga buah atom oksigen dan dinyatakan sebagai O₃. Sebagian besar ozon (sekitar 90%) dijumpai di stratosfir, sebuah lapisan yang terletak pada ketinggian sekitar 10-16 kilometer di atas permukaan bumi. Di daerah tropis lapisan stratosfir memiliki ketinggian 16 kilometer, sedangkan di daerah kutub 10 kilometer. Tempat berkumpulnya ozon di stratosfir biasanya dikenal dengan istilah lapisan ozon. Ozon juga terdapat di lapisan troposfir (10%), yaitu wilayah atmosfir yang paling dekat dengan permukaan bumi yang terletak diantara permukaan bumi dengan lapisan stratosfir.

Pada tahun 1839 seorang ilmuan dari Jerman, Christian Friedrich Schonbein menemukan ozon di laboratorium. Keberadaan ozon di atmosfir kemudian ditemukan menggunakan metoda pengukuran secara kimiawi dan optis. Ozon cepat bereaksi dengan berbagai bahan kimia dan dalam konsentrasi yang sangat banyak bersifat mudah meledak (explosive). Pembuatan ozon dilakukan dengan melepaskan muatan listrik (electrical discharges). Pada umumnya digunakan dalam proses industri seperti pemurnian udara dan air, pemutihan tekstil, produk-produk makanan dan salah satu unsur pembentuk Plastik.

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 dan melibatkan gas-gas yang mengandung hidrokarbon dan nitrogen.

Ozon stratosfir secara alami terbentuk melalui reaksi kimia yang melibatkan radiasi ultraviolet matahari dan molekul oksigen yang tersedia di atmosfir. Sinar matahari memecah molekul oksigen (O₂) menghasilkan dua atom oksigen (2O). Kemudian 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 terjadi di stratosfir tropis.

Reaksi destruksi/perusakan ozon dan terbentuknya O₂ dapat berlangsung melalui dua jalan :

O₂ + O₂ → 2O₂

O₃ + O₃ → 3O₂

Reaksi ini dihasilkan melalui reaksi yang kompleks dengan katalis gas dan radikal, seperti atom Cl, NO, OH. Reaksi OH dapat terbentuk oleh perusakan uap H2O, gas buangan dari pesawat supersonik. Radikal Cl dapat berasal dari chloroflurocarbon (CFCl atau CFC- I I dan CF2Cl atau CFC-12 ) yang banyak digunakan pada pendingin (refrigerator) dan bahan bakar (propelan).

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.

II. 2 Fungsi Lapisan ozon

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 ozone, 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. Apabila tidak diserap oleh molekul ozon stratosfir, maka UV-B akan sampai ke permukaan bumi dalam jumlah yang membahayakan kehidupan. Pemaparan yang berlebihan terhadap radiasi UV-B juga dapat merusak kehidupan tumbuhan di darat, organisme bersel tunggal, dan ekosistem perairan. 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 bumi.

Ozon juga terbentuk di dekat permukaan bumi melalui proses reaksi kimia alami sebagai akibat keberadaan gas-gas pencemar buatan manusia. Peningkatan konsentrasi ozon di troposfir dapat menyebabkan pemanasan permukaan bumi. Sumber utama pencemaran udara adalah pembakaran bahan bakar fosil dan aktifitas industri. Mengurangi emisi pencemar udara berarti dapat mengurangi konsentrasi ozon troposfir .

Gambar 5. Lapisan atmosfer (HTTP://www.blopspot.com)

BAB III . DAMPAK PADA KEHIDUPAN MAKHLUK HIDUP

Bumi sampai saat ini diketahui sebagai satu – satunya planet di jagat raya yang dapat ditemukan adanya kehidupan. Mahluk hidup dapat melangsungkan kehidupan di bumi ini, hal ini mungkin tidak akan terjadi seandainya di planet ini tidak tersedia oksigen sebagai suatu unsur yang sangat penting bagi kelangsungan hidup mahluk hidup.

Matahari menghasilkan radiasi yang mencapai permukaan bumi. Radiasi matahari tersusun dari sinar inframerah dan cahaya tampak, serta sinar ultraviolet dalam radius A dan B (UVA dan UVB). Untunglah, atmosfer menyerap berkas sinar kosmis, berkas sinar gamma, dan berkas sinar X yang dihasilkan matahari. Selain itu, lapisan ozon di atmosfer juga menghambat radiasi ultraviolet C (UVC) dan menyaring sebagian besar UVA dan UVB.

Dilihat dari segi spektrum panjang gelombang, Sinar UV terbagi dalam :

UV V = 100-190 nm

radiasi sinar UV ini hanya ada di ruang hampa udara.

UV C = 190-280 nm

Radiasi UV dari sinar matahari yang tertahan di atmosfir.

UV B = 280-315 nm

Sinar UV ini tidak tampak, sedangkan gelombang pada sinar tampak adalah 380-780 nm, yang berwarna ungu-kemerahan.

Seluruh sinar matahari sebenarnya mengandung 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. Radiasi UV-B yang berasal dari matahari (dengan panjang gelombang 280- 315 nanometer) sebagian besar diserap oleh lapisan ozon. Akibatnya jumlah radiasi UV-B yang mencapai permukaan bumi menjadi sangat berkurang. Sedangkan radiasi UV-A (315- 400- nm) tidak diserap oleh lapisan ozon.

Berkurangnya konsentrasi ozon menyebabkan permukaan bumi akan lebih terbuka terhadap radiasi UV-B yang mempunyai gelombang pendek sehingga akan merusak kehidupan. 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. Untuk setiap 10 persen penipisan lapisan ozon akan terjadi kenaikkan radiasi UV sebesar 20 persen.

Radiasi ultraviolet menimbulkan dampak pada manusia, hewan, tanaman dan bahan-bahan bangunan. Hasil studi laboratorium dan epidemiologis menunjukkan bahwa UV-B menyebabkan kanker kulit nonmelanoma dan merupakan peran utama dalam perkembangan malignant melanoma. Radiasi ultraviolet atau UV dapat menyebabkan kerusakan kulit secara permanen termasuk kanker kulit bahkan dapat menyebabkan kematian. Radiasi ultraviolet (UV) dapat merusak sel-sel yang hidup khususnya sel kulit sehingga kulit terbakar, timbul noda – noda coklat dan penebalan serta keringnya kulit. Hal ini gejala dari kanker melanoma. Radiasi UV dapat merusak DNA, menekan kekebalan tubuh, dan mengaktifkan bahan kimia dalam tubuh yang bisa menimbulkan kanker.

Efek negatif lainnya pada kulit adalah penuaan dini. Bahkan belakangan diketahui bahwa radiasi UVA menembus kulit lebih dalam daripada UVB, sehingga dapat menyebabkan kanker kulit, dan bisa jadi menekan sistem kekebalan tubuh. Radiasi UV-A, yang tidak terserap oleh ozon, dapat menyebabkan penuaan kulit secara prematur. Berat atau ringannya penyakit yang ditimbulkan bergantung pada panjang gelombang dari paparan sinar UV.

Selain UV-B juga dapat menyebabkan kerusakan mata terutama menyebabkan katarak dan Macula-Degeneration. Hal ini terlihat dari kondisi 'tajam penglihatan' (visus)mata. Jika sering terkena radiasi matahari menyebabkan visus maka semakin memburuk. Ketika mata kita sinari dengan lampu senter maka terdapat warna putih susu pada mata. Jika tidak ditanggulangi secara benar, katarak dapat menyebabkan kebutaan permanen.

Selain itu, radiasi sinar UV juga dapat menurunkan kekebalan tubuh manusia sehingga lebih mudah terserang penyakit. Demikian juga vaksinasi terhadap sejumlah penyakit akan menjadi kurang berhasil.

Dengan lebih banyak radiasi gelombang pendek UV-B maka akan memicu reaksi kimiawi di atmosfer bawah, yang dapat mengakibatkan penambahan jumlah reaksi fotokimia yang menghasilkan asap beracun seperti ozon. Ozon yang dihasilkan dari gas-gas pencemar berbahaya bagi kehidupan. Paparan ozon berlebih pada 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. Dampak ini akan semakin buruk bila kerusakan lapisan ozon terus berlangsung.

Terkikisnya lapisan ozon pada batas tertentu, bahkan bila sampai membentuk lubang ozon akan sangat membahayakan bagi kehidupan di muka bumi ini. Pada manusia hal ini akan menyebabkan timbulnya berbagai penyakit yang mengerikan contohnya adalah kangker kulit, selain itu sinar UV dipercaya dapat mempercepat penuaan, radiasi UV juga dapat merusak tanaman hewan baik yang ada didarat ataupun diperairan. Pengaruh yang paling penting mungkin dapat merusak struktur DNA dalam tubuh organisme.

Lapisan ozon melindungi bumi terhadap datangnya radiasi UV dari matahari. Sangat penting bagi kita untuk melindungi diri dari radiasi UV ini. Walaupun dengan adanya penipisan lapisan ozon pada batas tertentu, manusia dapat mengurangi pengaruh negatif dari radiasi UV dengan cara memakai topi, kacamata, sunblock dan lain – lain. Bagaimanapun juga tindakan kehati – hatian ini akan dapat meminimalkan efek radiasi UV pada manusia, tetapi bagaimana dengan hewan dan tumbuhan?, Karena mereka tidak memiliki akal dan pikiran, maka hal ini menjadi tanggung jawab manusia untuk mengatasinya dan mengembalikan keadaan ozon pada keadaan semula.

Sebenarnya beberapa tanaman mampu untuk beradaptasi dengan kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan bagi pertumbuhannya. Hal ini terjadi jika pada kondisi stress yang bertahap (laju peningkatannya sedikit demi sedikit) dan berlangsung lama sehingga tanaman dapat ber beradaptasi atau berevolusi, hal ini memerlukan waktu yang relatif lama. Pada kondisi stress yang terjadinya hanya sesaat dan dalam dosis yang tinggi maka tanaman akan mati.

BAB IV PENUTUP

Kesimpulan :

1. Ozon adalah suatu bentuk oksigen. Ozon tercipta jika radiasi yang berasal dari matahari bertemu dengan oksigen di dalam atmosfer.

2. Lapisan ozon menyerap sebagian besar dari radiasi ultraviolet dari matahari yang mencapai bumi.

3. Pada radiasi fotokimia, pembentukan ozon diperlukan radiasi ultraviolet dengan panjang gelombang kurang dari 175nm. Sedangkan untuk perusakan ozon diperlukan sinar ultra violet sekitar 240-300 nm

4. Lapisan ozon di stratosfer berawal dari adanya emisi molekul gas yang mengandung klor dan brom yang dihasilkan dari berbagai aktifitas manusia dan proses alamiah

5. Penipisan lapisan ozon akan menimbulkan efek pada kesehatan manusia,seperti peningkatan penyakit kanker kulit, katarak, dan akan melemahkan sistem imunisasi badan.