3 Atmosfer [PDF]

Citation preview

ATMOSFER BUMI



MAKALAH Disusun untuk memenuhi tugas perkuliahan Kimia Lingkungan yang diampu oleh Prof. Subandi, M.Si



Dipresentasikan Oleh: Kelompok 3 1. Eni Mayasari



(130331811068)



2. Firmansyah



(130331811096)



PROGRAM PASCASARJANA PENDIDIKAN KIMIA UNIVERSITAS NEGERI MALANG Februari 2014



BAB I PENDAHULUAN



A. LATAR BELAKANG Atmosfer merupakan lapisan gas yang melingkupi permukaan sebuah planet sampai jauh di luar angkasa. Atmosfer bumi terdapat dari ketinggian 0 km hingga sekitas 500 km di atas permukaan bumi yang tersusun atas beberapa lapisan yang memiliki sifat berbeda satu sama lain. Antara atmosfer dan luar angkasa tidak memiliki batas yang pasti, tetapi menipis lambat laun seiring dengan meningkatnya ketinggian. Adanya atmosfer memungkinkan berlangsungnya kehidupan di bumi. Atmosfer melindungi kehidupan di bumi dengan menyerap radiasi ultraviolet dari matahari sehingga radiasi yang sampai ke bumi berada dalam batas aman bagi kehidupan. Selain itu, atmosfer berfungsi sebagai selimut yang mengurangi perbedaan suhu yang ekstrim antara siang dan malam. Atmosfer juga berperan dalam menahan benda-benda luar angkasa yang akan jatuh ke bumi akibat tertarik gravitasi. Peran atmosfer yang begitu penting bagi kehidupan mengharuskan manusia untuk menjaga atmosfer dari pencemaran. Namun, seiring perkembangan teknologi, beberapa aktivitas manusia tanpa disadari menghasilkan komponen yang mencemari atmosfer. Misalnya penggunaan bahan bakar fosil serta zat pendingin Freon yang mengandung CFC (Cloroflorocarbon). Pencemaran ini berdampak pada terjadinya pemanasan global dan penipisan lapisan ozon. Berbagai masalah muncul kemudian seperti misalnya perubahan cuaca dan iklim yang ekstrim yang sangat mempengaruhi kehidupan di bumi. Oleh karena itu, dipandang penting untuk mempelajari atmosfer bumi sebagai langkah awal untuk mengetahui struktur dan komponen penyususn atmosfer sertaapa saja yang dapat mencemari atmosfer. Dengan mengetahui sumbersumber pencemar maka diharapkan lebih dapat menjaga lingkungan dengan mengurangi sumber pencemar tersebut.



2



B. RUMUSAN MASALAH 1. Apa definisi atmosfer dan fungsinya bagi kehidupan di bumi? 2. Bagaimana struktur vertical dan sifat atmosfer bumi? 3. Bagaimana komposisi atmosfer bumi? 4. Bagaimana proses terjadinya efek rumah kaca dan keseimbangan panas di bumi? 5. Bagaimana proses terjadinya pemanasan global? 6. Bagaimana proses terjadinya kerusakan ozon? 7. Apa saja sumber dan jenis, serta damapak pencemaran atmosfer?



C. TUJUAN PENULISAN Tujuan disusun makalah ini adalah; 1. Untuk mengetahui definisi atmosfer dan fungsinya bagi kehidupan di bumi. 2. Untuk mengetahui struktur vertical dan sifat atmosfer bumi. 3. Untuk mengetahui komposisi atmosfer bumi. 4. Untuk mengetahui proses terjadinya efek rumah kaca dan keseimbangan panas di bumi. 5. Untuk mengetahui proses terjadinya pemanasan global. 6. Untuk mengetahui proses terjadinya kerusakan ozon. 7. Untuk mengetahui sumber dan jenis, serta dampak pencemaran atmosfer.



3



BAB II ISI



A. DEFINISI DAN FUNGSI ATMOSFER Atmosfer bumi merupakan selubung gas yang menyelimuti permukaan padat dan cair pada bumi (Neiburger et al, 1995).Atmosfer dapat dianggap sebagai gas penutup yang mengelilingi dan menembus bumi dan memanjang ke atas diikuti dengan menurunnya kerapatan (Donn, 1975).Atmosfer membentang hingga beratusratus kilometer vertical terhadap bumi dan akhirnya bertemu dengan medium antarplanet dalam system tata surya. Atmosfer berfungsi sebagai payung atau pelindung kehidupan di bumi. Atmosfer menahan radiasi matahari yang kuat pada siang hari dan mencegah hilangnya panas ke ruang angkasa pada malam hari sehingga temteratur di bumi sesuai untuk kehidupan manusia. Atmosfer menjaga stabilitas temperature antara siang dan malam hari. Selain itu, atmosfer berfungsi menyerap radiasi dari sinar ultraviolet yang berbahaya bagi kehidupan di bumi. Atmosfer juga berfungsi melindungi bumi dari benda-benda angkasa yang akan jatuh ke bumi. Atmosfer menghambat benda-benda angkasa yang bergerak melaluinya sehingga sebagian besar meteor yang melalui atmosfer akan hancur sebelum mencapai permukaan bumi.



B. KOMPOSISI ATMOSFER Atmosfer tersusun dari campuran mekanis gas yang disebut udara. Unsur yang paling banyak terdapat dalam udara adalah nitrogen, oksigen dan argon. Senyawa penting lainnya yang terdapat di udara adalah uap air, karbon dioksida dan ozon. Atmosfer bumi sebagian besar tersusun dari nitrogen (N2), oksigen (O2), argon (Ar) dan uap air (H2O) (Schlager et al, 2012). Berikut presentasi gas penyusun atmosfer bumi dapat dilihat pada tabel 1.



4



Gambar 1. 99% atmosfer tersusun dari nitrogen dan oksigen



Tabel 1.Komposisi Rata-rata Udara Kering (Dry Atmosfer) di bawah 25 km



Sumber : Barry & Richard, 2004



Nitrogen membentuk sekitar 78% dari atmosfer bumi.Sumber nitrogen di atmosfer yaitu dari gunung berapi meletus dan dari tanaman dan hewan yang mati membusuk. Gas paling melimpah kedua adalah oksigen yang membentuk sekitar 21% atmosfer



bumi.Oksigen



terutama



yang



dihasilkan



oleh



tanaman



melalui



fotosintesis.Berdasarkan volume, lebih dari 99% udara kering (dry air) tersusun dari nitogen dan oksigen (Barry & Richard, 2004). Gas lainnya yang membentuk sisa atmosfer adalah gas-gas termasuk argon, karbon dioksida, metana, dan uap air. Gas karbondioksida terbentuk melalui pernapasan hewan dan manusia serta dari permbakaran bahan bakar fosil pada proses industry, kendaraan bermotor, kebakaran hutan dan sebagainya. Selain gas tersebut di atas ada beberapa gas lain yang terdapat di dalam atmosfer, diantaranya ozon. Meski jumlah ozon sangat sedikit, namun ozon sangat berguna bagi kehidupan di bumi. Ozon yang dapat menyerap sinar ultra violet yang dipancarkan sinar matahari sehingga aman bagi kehidupan di bumi. Atmosfer bumi ditarik ke permukaan bumi oleh gravitasi. Oleh karena gaya tarik gravitasi ini, atmosfer menjadi lebih padat pada bagian yang dekat permukaan 5



bumi. Hampir seluruh massa gas atmosfer berada sampai 30 km dari permukaan bumi. Pada ketinggian di atas 30 km, molekul gas sangat sedikit ditemukan sehingga tekanan udara berkurang pada ketinggian ini. Udara menjadi kurang padat seiring meningkatnya ketinggian sehingga semakin meningkatnya ketinggian semakin sulit untuk bernapas. Selain gas, atmosfer juga mengandung partikel-partikel padat atau debu atmosfer. Partikel padat tersebut dapat berasal dari debu yang terbawa angin, garam laut yang mengalami penguapan, atau abu dari hasil pembakaran dan pengolahan industry, abu vulkanik, bakteri dan virus (Neiburger et al, 1995). Debu atmosfer sangat kecil shingga gerakan udara dapat mengimbangi kecenderungannya untuk jatuh ke tanah. Debu atmosfer ini disebut dengan aerosol.



C. STRUKTUR VERTIKAL ATMOSFER Struktur



atmosfer



dapat



dibedakan



berdasarkan



karakteristik



umum



sepertitemperature dan sifat kelistrikan dan penusunnya. Berdasarkan karakteristik temperaturnya, struktur atmosfer dibedakan menjadi 4 lapisan yakni troposfer, stratosfer, mesosfer, dan termosfer. 1. Troposfer Toposfer merupakan lapisan atmosfer yang paling rendah vertical dari permukaan laut. Troposfer memiliki ketebalan rata-rata sekitar 11 km (Neiburger et al, 1995), ketebalan paling besar pada daerah katulistiwa yaitu sekitar16 kmdan paling tipis di daerah kutub yaitu sekitar 8 km. Temperatur pada lapisan troposfer berkurang dengan meningkatnya ketinggian. Temperatur rata-rata berkurang dengan laju yang kurang lebih tetap, yaitu 6,5 °C/km sampai kira-kira 11 km (Neiburger et al, 1995). Ketinggian yang paling rendah adalah bagian yang paling hangat dari troposfer, karena permukaan bumi menyerap radiasi panas dari matahari dan menyalurkan panasnya ke udara. Pada troposfer ini terdapat gas-gas rumah kaca yang menyebabkan efek rumah kaca dan pemanasan global. Gejala cuaca seperti awan, petir, topan, badai,hujan, angin dan sebagainya terjadi di lapisan troposfer. Troposfer berisi 75% dari total massa molekul atau gas atmosfer dan hampir semua uap air dan aerosol (Barry & Richard, 2004). Lapisan troposfer paling atas, yaitu tropopause yang menjadi batas antara troposfer dan stratosfer. Temperatur (temperatur) udara di lapisan ini relatif konstan atau tetap, walaupan ketinggian meningkat. 6



2. Stratosfer Stratosfer merupakan lapisan atmosfer di atas troposfer. Stratosfer memanjang vertical dari tropospause pada ketinggian sekitar 10-50 km dan menyumbang sekitar 10% dari massa atmosfer (Barry & Richard, 2004). Karakteristik stratosfer ditandai dengan adanya inversi temperature dimana terjadi peningkatan temperaturdengan meningkatnya ketinggian dari permukaan bumi. Temperature pada lapisan stratosfer paling bawah (ketinggian sekitar 11-20 km) adalah tetap (isothermal). Kenaikan temperature pada lapisan stratosfer pada ketinggian sekitar 20-47 km yang disebabkan adanya lapisan ozon yang menyerap radiasi ultraviolet yang dipancarkan matahari. Peningkatan temperature mulai terhenti yaitu pada lapisan bagian atas stratosfer yang disebut dengan stratopause dengan temperature 0°C. Stratopause adalah lapisan batas antara stratosfer dengan mesosfer. Lapisan ini terletak pada ketinggian sekitar 47 - 51 km dari permukaan bumi. 3. Mesosfer Mesosfer merupakan lapisan di atas stratosfer yang memanjang vertical dari luar stratosfer sekitar 51-86 km. Karakteristik mesosfer adalah penurunan temperature rata-rata 0,4°C per 100 m. Pada puncak mesosfer atau lapisan batas antara mesosfer dan termosfer yang didebut mesopause, diperkirakan temperaturnya mencapai sekitar -100°C. Lapisan mesosfer merupakan lapisan pelindung bumi dari jatuhan meteor atau benda-benda luar angkasa lainnya. Udara pada lapisan ini akan mengakibatkan pergeseran dengan objek yang datang dari angkasa menghasilkan temperatur tinggi sehingga kebanyakan meteor akan terbakar sebelum sampai ke bumi. 4. Termosfer Termosfer merupakan lapisan atmosfer paling luar di atas mesosfer. Termosfer memanjang vertical mulai dari sekitar85-500 km. Karakteristik termosfer adalah temperaturnya meningkat dengan meningkatnya ketinggian dari -100°C hingga ratusan bahkan ribuan derajat. Besarnya peningkatan temperature tergantung pada aktivitas matahari. Pada termosfer, nitrogen dan oksigen menyerap radiasi matahari yang dapat menghasilkan temperatur di atas 2.000°C. Meskipun temperatur udara di lapisan ini sangat tinggi, termosfer tidak akan terasa panas untuk manusia. Partikel udara bertumbukan satu dan yang lain untuk bertukar panas. Oleh karena udara di termosfer



7



sangat tipis sehingga partikel udara jarang bertumbukan sehingga hanya sedikit panas dipindahkan. Berdasarkan keadaan kelistrikan dan komponen penyusunnya, struktur atmosfer dibedakan menjadi 4, yaitu homosfer, heterosfer, ozonosfer dan ionosfer. 1. Homosfer dan Heterosfer Lapisan homosfer merupakan lapisan yang memiliki susunan seragam dalam hal unsur penyusun utamanya. Homosfer membentang vertical dari permukaan tanah sampai ketinggian 80 km. Namun, meskipun perbandingan unsur penyusun utamanya (nitrogen, oksigen dan argon) hampir tetap pada tiap ketinggian, kadar ozon jauh lebih besar pada ketinggian antara 15-50 km daripada di tempat mana pun di atmosfer. Di atas 80 km, atmosfer memiliki kadar unsur kimia penyusun utamanya mulai beragam menurut ketinggian. Bagian atmosfer di atas 80 km ini disebut dengan heterosfer (Neiburger et al, 1995). 2. Ozonosfer Ozonosfer atau lapisan ozon meluas dari sekitar 15-35 kmdari permukaan bumi (terletak di lapisan stratosfer). Ozonosfer memiliki fungsi yang sangat penting bagi kehidupan di bumi yaitu melindungi bumi dengan menyerap sebagian besar radiasi sinar ultraviolet (UV) yang berbahaya dari matahari. Ozon terus menerus diproduksi dan diuraikan di ozonosfer dalam siklus alami. Tumbukan antara O dan O2 jarang terjadi di ketinggian 80-100 km karena kepadatan (density) atmosfer pada ketinggian tersebut rendah. Oleh karena itu, ozon terutama terbentuk pada sekitar ketinggian 30-60 km, dimana tumbukan antara O dan O2 lebih mungkin terjadi. Reaksinya dikenal sebagai reaksi Chapman adalah sebagai berikut:



Sumber: Barry & Richard, 2004



Gambar 2.Skema ilustrasi (A) siklus Chapman pembentukan ozon dan (B) penruraian ozon. X adalah segala spesi yang dapat meruraikan ozon (seperti H, 8 NO, CR, Br) OH,



Di lapisan ini, radiasi ultraviolet (UV) berenergi tinggi (UV-A) dari matahari diserap dan digunakan untuk bereaksi dengan oksigen menghasilkan ozon. Peruraian ozon dengan penyerapan radiasi UV melibatkan radiasi berenergi sedang dan rendah (UV-B dan UV-C) (Saundry, 2008). Selain melibatkan radiasi UV, peruraian ozon sebagian besar juga terjadi dengan jalan bereaksi dengan spesi lain yang terdapat di atmosfer



misalnya



nitrogen,



hydrogen,



bromin



dan



klorin.



Penggunaan



Cloroflorocarbon (CFC) yang diproduksi untuk “freon” sangat mempengaruhi siklus alami ozon.CFC bereaksi dengan UV melalui mekanisme fotodecomposisi menghasilkan radikal klorin. h CCl2 F2   Cl  CClF2



Cl  O3   ClO  O2 Produk ClO dapat bereaksi kembali dengan ozon terjadi menghasilkan atom klorin kembali.Kemudian atom klorin yang dihasilkan dapat bereaksi dengan ozon. Keberadaan radikal klorin meningkatkan laju peruraian ozon akibat reaksi dengan klorin. ClO  O3   Cl  2O 2



3. Ionosfer Ionosfer berawal pada ketinggian sekitar 80 km (bagian bawah dari lapisan termosfer).Ionosfer adalah lapisan yang bermuatan listrik sebab mengandung ion (molekul atau atom yang mengandung muatan listrik) dan electron bebas. Lapisan ini merupakan tempat terjadinya ionisasi partikel-pertikel yang dapat memberikan efek pada perambatan/refleksi gelomang radio sehingga dapat digunakan untuk memancarkan gelombang radio jarak jauh. Nitrogen dan oksigen di daerah ionosfer menyerap radiasi matahari yang berbahaya, seperti sinar X dan sinar gamma. Penyerapan ini menyebabkan atom menjadi bermuatan listrik.Atom bermuatan listrik yang disebut ion. Saat atom bermuatan bertabrakan dengan atom atau molekul netral akan mengakibatkan energy atom atau molekul tersebut meningkat ke keadaan tereksitasi. Saat penurunan energy kemudian terjadi sampai ke keadaan normalnya melibatkan emisi cahaya (kuantum pancaran elektromagnet). Emisi cahaya ini menjadi penyebab warna merah, hijau, dan ungu yang khas pada aurora (Neiburger et al, 1995).



9



Gambar 3.Lapisan-lapisan atmosfer, Garis merah menunjukkan temperature dan garis hijau menunjukkan tekanan dalam Pascal



Gambar 4.Lapisan-lapisan atmosfer dengan ketinggian masing-masing



10



D. EFEK RUMAH KACA DAN KESEIMBANGAN PANAS DI BUMI Gas-gas di atmosfer bumi bertindak seperti kaca di dalam mobil sebagaimana ditunjukkan pada gambar di bawah di bawah. Sinar matahari yang menembus atmosfer bumi memanaskan permukaan bumi. Permukaan bumi, akan menyerap sebagian panas dan memantulkan kembali sisanya ke luar angkasa. Radiasi dari matahari di dominasi gelombang pendek, sedangkan yang meninggalkan bumi adalah gelombang panjang, atau infra-merah radiasi. Namun sebagian panas tetap terperangkap di atmosfer bumi akibat menumpuknya jumlah gas rumah kaca. Gas-gas ini menyerap dan memantulkan kembali radiasi gelombang yang dipancarkan bumi dan akibatnya panas tersebut akan tersimpan di permukaan bumi. Keadaan ini terjadi terus menerus sehingga mengakibatkan suhu rata-rata tahunan bumi terus meningkat. Prosesdi mana panasterperangkapdekat bumi, dikenal sebagai efek rumah kaca. Tanpa efek rumah kaca, bumi akan menjadi terlalu dingin untuk kehidupan kita.



Gambar 5.ilustrasi efek rumah kaca



Gas-gas rumah kacabertindak seperti selimut untuk menjebak panas yang dipancarkan oleh bumi. Adapun gas-gas rumah kaca yang utama tercantum di bawa ini (Ettwein & Maslin: 2011). 1. Karbon dioksida (CO2) Karbon dioksida utamanya dihasilkan melalui respirasi biota, mikrobia tanah, dan pembakaran bahan bakar. Karbondioksida larut dalam lautan dan digunakan oleh tanaman untuk fotosintesis. 11



2. Metana (CH4) Metana diproduksi terutama oleh reaksi anaerob (kekurangan oksigen) dilahan basah alami, sawah, dan oleh proses pencernaan hewan dan pembakaran biomassa. 3. Nitrogen oksida (N2O) Nitrogen oksida diproduksi dengan penggunaan pupuk nitrogen, pengelolaan kotoran hewan, pembakaran bahan bakar fosil, dan kegiatan industri. 4. Ozone (O3) Ozon merupakan gas rumah kaca yang secara kontinyu dihasilkan dan dirusak di atmosfer melalui reaksi kimia. Di troposfer, aktivitas manusia telah meningkatkan kadar ozon melalui pelepasan gas seperti karbon monoksida, hidrokarbon, dan oksida-oksida nitrogen, yang dapat bereaksi secara kimia menghasilkan ozon. 5. Chlorofluorocarbons (CFCs) Senyawa ini tidak mudah terbakar, relative inert, stabil namun mudahcair, dan tidak beracun. CFC telah digunakan dalam industri seperti Air Conditioning (AC), sebagai alat pendingin pada lemari es, AC mobil, berguna dalam pembuatan plastik busa dan sebagai pendorong pada kemasan aerosol misalnya aerosol parfum, hairspray, deodorant, zat pembersih kaca dan racun hama. 6. Uap air Uap air merupakan salah satu gas rumah kaca yang utama. Pemanasan akan menyebabkan lebih banyak air yang menguap ke atmosfer sehingga pemanasan akan terus berlanjut dan menambah jumlah uap air di udara sampai tercapainya suatu kesetimbangan konsentrasi uap air. 7. Aerosol Aerosol adalah partikel-partikel kecil yang berada di atmosfer dengan ukuran, konsentrasi dan komposisi kimia yang bervariasi. Aerosol di atmosfer berasal dari emisi aerosol secara langsung atau terbentuk dari senyawa-senyawa lain yang ada di atmosfer. Pembakaran bahan bakar fosil dan biomassa, serta proses-proses industri melepaskan aerosol yang mengandung senyawa-senyawa sulfur, senyawa organik, dan jelaga. Aerosol di atmosfer juga dapat muncul dari alam, seperti dari letusan gunung berapi. Keseimbangan panas bumi (temperatur bumi sepanjang tahun tidak meningkat atau tidak menurun) akan tercapai jika radiasi matahari yang diserap oleh sistem atmosfer bumi seluruhnya diradiasikan kembali oleh bumi ke angkasa. Untuk menuju 12



keadaan tersebut, bumi memancarkan radiasi ke angkasa dalam bentuk dan kuantitas pancaran seperti berikut; 14 % hilang ke ruang angkasa dan tidak memanasi atmosfer, 6 % radiasi Bumi diserap atmosfer yang disebut radiasi efektif, 9 % diterima atmosfer melalui panas yang dibawa oleh arus turbulensi dan konveksi. 19 % diterima atmosfer melalui kondensasi dari uap air, dimana panas laten kondensasi dilepaskan. Jumlah ini pas sama dengan radiasi matahari yang diserap sistem atmosfer-bumi.



E. PEMANASAN GLOBAL (Global Warming) Bumi menyerap sebagian energi dari matahari.Namun demikian, tidak semua energi tersebut diserap.Sebagian energi dipantulkan kembali ke angkasa dalam bentuk panas. Secara alamiah sinar pantulan dari bumi akan dilepaskan ke angkasa sehingga panas di bumi cenderung stabil. Akan tetapi, keadaan ini akan terganggu apabila di atmosfer bumi terdapat kumpulan gas yang dapat menghalangi sinar pantulan ke angkasa. Akibatnya sinar yang seharusnya menjauh dari bumi akan tetap terkumpul di sekitar bumi yang semakin lama semakin banyak dan menjadikan bumi semakin panas. Fenomena ini dikenal dengan pemanasan global (global warming) (Alaudin, 2008). 1. Penyebab pemanasan global a. Efek rumah kaca Efek rumah kaca ini sangat dibutuhkan oleh segala makhluk hidup yang ada di bumi, karena tanpanya, planet ini akan menjadi sangat dingin. Dengan suhu rata-rata sebesar 15 °C (59 °F), bumi sebenarnya telah lebih panas 33 °C (59 °F) dari suhunya semula, jika tidak ada efek rumah kaca suhu bumi hanya -18 °C sehingga es akan menutupi seluruh permukaan bumi. Akan tetapi sebaliknya, apabila gas-gas tersebut telah berlebihan di atmosfer, akan mengakibatkan pemanasan global. Kelimpahan yang paling besar adalah karbon dioksida (CO2) yang mencapai 64% dari seluruh gas rumah kaca di atmosfer. Sedangkan sisanya (36%) merupakan gabungan beberapa gas. Sebelum revolusi industri, kadar CO2 di atmosfer masih relatif rendah, yaitu 280 ppm pada 1860. Dengan semakin banyak pembakaran bahan bakar fosil seperti batu bara, minyak bumi, dan gas alam, kadar CO2 meningkat hingga 379 ppm pada 2005. Berikut diberikan data dan grafik perubahan jumlah konsentrasi gas-gas rumah kaca setiap periode.



13



Tabel 2.Perbandingan Konsentrasi Gas Rumah Kaca (Ettwein & Maslin: 2011) Gas



Concentration



Annual Increase



Sources



Sources (%) 1850*



2000



1900s



280 ppm



370 ppm



0.4



Fossil fuels



Methane



800 ppbv



1750ppbv



0.3



Rice paddies, cows



Nitrous oxide



280 ppbv



316 ppbv



0.25



Wetlands



0



0.27 ppbv



_0



Microbiological



Carbon dioxide



CFC–11



activity, HCFC–22



0



0.11 ppbv



5



Ozone



?



10–50



_0



(troposphere)



fertilizer, fossil fuel Freon†



ppbv



Notes: * Pre-industrial levels are derived primarily from measurements in ice cores where air bubbles are trapped as snow accumulates on polar ice sheets. † Production began in the 1930s. Source: Updated from Schimel et al. (1996), in Houghton et al. (1996) .



Gambar 6.Grafik Perubahan Jumlah Konsentrasi Gas Rumah Kaca Setiap Periode (Jacob: 1999)



14



b. Efek umpan balik (sumber: wikipedia) 1) Efek umpan balik karena pengaruh penguapan air. Pemanasan akan menyebabkan lebih banyak air yang menguap ke atmosfer sehingga pemanasan akan terus berlanjut dan menambah jumlah uap air di udara sampai tercapainya suatu kesetimbangan konsentrasi uap air. Efek rumah kaca yang dihasilkan lebih besar bila dibandingkan oleh akibat gas CO2 sendiri, karena kelembaban relatif udara hampir konstan atau bahkan agak menurun karena udara menjadi menghangat. 2) Efek umpan balik karena pengaruh awan. Awan akan memantulkan kembali radiasi infra merah ke permukaan bumi, sehingga akan meningkatkan efek pemanasan. 3) Efek umpan balik karena hilangnya kemampuan memantulkan cahaya (albedo) oleh es. Ketika suhu global meningkat, es yang berada di dekat kutub mencair dengan kecepatan yang terus meningkat dan daratan atau air di bawahnya akan terbuka. Daratan atau air memiliki kemampuan memantulkan cahaya lebih sedikit bila dibandingkan dengan es, akibatnya akan menyerap lebih banyak radiasi matahari sehingga menambah efek pemanasan. 4) Umpan balik akibat terlepasnya CO2 dan CH4 dari melunaknya tanah beku (permafrost) yang juga berkontribusi terhadap pemanasan. Selain itu, es yang meleleh juga akan melepas CH4 yang juga menimbulkan umpan balik. 5) Kemampuan lautan menyerap karbon juga berkurang karena menurunnya tingkat nutrien pada zona mesopelagic sehingga membatasi pertumbuhan fitoplankton yang merupakan penyerap karbon yang rendah. 2. Dampak pemanasan global a. Iklim mulai tidak stabil Pemanasan global mengakibatkan penguapan air meningkat dan kelembaban menjadi tinggi. Badai akan menjadi lebih sering. Selain itu, air akan lebih cepat menguap dari tanah. Akibatnya beberapa daerah akan menjadi lebih kering dari sebelumnya. Angin akan bertiup lebih kencang dan mungkin dengan pola yang berbeda. Topan badai (hurricane) yang memperoleh kekuatannya dari penguapan air, akan menjadi lebih besar. Berlawanan dengan pemanasan yang terjadi, beberapa periode yang sangat dingin mungkin akan terjadi. Pola cuaca menjadi tidak terprediksi dan lebih ekstrem. b. Peningkatan permukaan laut Ketika atmosfer menghangat, lapisan permukaan lautan juga akan menghangat, sehingga volumenya akan membesar dan menaikkan tinggi permukaan laut.



15



Pemanasan juga akan mencairkan banyak es di kutub, terutama sekitar Greenland, yang lebih memperbanyak volume air di laut. c. Suhu global cenderung meningkat d. Gangguan ekologis e. Hewan dan tumbuhan menjadi makhluk hidup yang sulit menghindar dari efek pemanasan ini karena sebagian besar lahan telah dikuasai manusia. Dalam pemanasan global, hewan cenderung untuk bermigrasi ke arah kutub atau ke atas pegunungan. f. Munculnya penyakit-penyakit yang berhubungan dengan panas (heat stroke) dan kematian. Temperatur yang panas juga dapat menyebabkan gagal panen sehingga akan muncul kelaparan dan malnutrisi.



3.



Pengendalian pemanasan global



a. Jangan menebang pohon sembarangan Pepohonan berperan dalam mengurangi kadar CO2 di udara dengan menggunakannya untuk fotosintesis. b. Kurangi menggunakan kendaraan pribadi Banyaknya pemakaian kendaraan pribadi akan menyebabkan borosnya penggunaan bahan bakar.



Setiap kendaraan berbahan bakar minyak akan mengeluarkan gas



pembuangan berupa CO2 dan CO, gas-gas ini bila dalam jumlah yang besar dapat menimbulkan efek gas rumah kaca yang akhirnya membuat terjadinya global warming semakin parah c. Mematikan lampu di siang hari dan mematikan peralatan elektronik yang tidak terpakai, misalnya TV. d. Melakukan reboisasi Selain bisa mencegah terjadinya Global Warming hutan juga bisa mencegah terjadinya banjir, tanah longsor dan akan menjadikan suhu menjadi sejuk dan segar.



F. PENIPISAN LAPISAN OZON Kerusakan lapisan ozon yang terdeteksi pertama kali pada pertengahan tahun 1974, ketika para ahli dan peneliti dari Inggris yaitu British Antarctic Survey (BAS) mengumumkan, lapisan ozon di atas Hally Bay, Antartika, menunjukkan adanya penipisan drastis yang diakibatkan reaksi kimia klorin dan nitrogen. Observasi di Halley Bay tersebut tercatat bahwa penipisan yang terjadi mencapai sekitar 30-40 persen dalam satu dekade. Fenomena berkurangnya lapisan ozon terjadi akibat suhu 16



dingin yang ekstrim dan musim dingin stratosferik panjang yang mengakibatkan perusakan ozon secara signifikan. Kondisi ini diperkirakan akan terus berlanjut hingga musim semi. Seperti diketahui, rusaknya ozon pada stratosfir terjadi di kawasan kutub saat temperatur turun ke bawah -80 derajat Celcius.Pada suhu ini, awan terbentuk di bagian bawah stratosfir. Reaksi kimia di dalamnya kemundian mengubah senyawa dari halocarbon (yang tidak berbahaya bagi ozon) menjadi senyawa aktif. Proses ini menjurus ke rusaknya ozon saat sinar matahari menyinari kutub. Lubang ozon mencapai ukuran maksimumnya 22 September 2013 yaitu 21,2 juta kilometer persegi, atau setara wilayahAmerika Serikat, Kanada dan Meksiko digabungkan. Pada 6 September 2000 lubang ozon adalah yang terbesaryaitu 29,9 juta kilometer persegi (sumber: NASA.gov). Artinya terjadi pengurangan kerusakan ozon sejak adanya penandatangan Protokol Montreal, 16 September 1987.



1. Penyebab penipisan lapisan ozon Lapisan ozon pada stratosfer mengalami kerusakan dikarenakan kehadiran gas nitrogen oksida (NOx, yaitu NO2 dan NO) dan radikal klorin (Cl, ClO) (Barry & Chorley: 2003). Sumber dari gas NOx adalah gas N2O, yang diproduksi dari pembakaran dan penggunaan pupuk nitrogen. N2O yang berada di troposfer bersifat stabil. N2O kemudian berpindah dari troposfer menuju



stratosfer dan kemudian



bereaksi dengan atom oksigen berkonsentrasi tinggi sehingga teroksidasi menjadi NOx(Jacob: 1999). Adapun reaksinya sebagai berikut: N2O + O → 2NO



17



Sementara proses perusakan ozon oleh Nox adalah sebagai berikut: NO + O3 → NO2 + O2 NO2 + O → NO + O2 net: O3 + O → 2O2 Chlorofluorocarbons (CFC) adalah molekul kecil dengan atom halogen terikat pada atom karbon pusat. CFC memainkan peran utama dalam penipisan ozon. Contoh-contoh spesifik dari CFC termasuk CFCl3 (CFC-11) dan CF2Cl2 (CFC-12). Senyawa ini tidak mudah terbakar, relative inert, stabil namun mudah cair, dan tidak beracun. CFC telah digunakan dalam industri seperti Air Conditioning (AC), sebagai alat pendingin pada lemari es, AC mobil, berguna dalam pembuatan plastik busa dan sebagai pendorong pada kemasan aerosol misalnya aerosol parfum, hairspray, deodorant, zat pembersih kaca dan racun hama. Pada bidang elektronika Clouroflourocarbons dapat digunakan untuk membersihkan permukaan mikrochip. Sayangnya, sifat yang sama yang membuat mereka berguna juga alas an menimbulkan efek merusak pada ozon stratosfer. Setelah gas CFC yang dilepaskan ke atmosfer, mereka bertahan untuk waktu yang sangat lama di troposfer karena sifatnya yang tidak reaktif. Rata-rata, molekul CF2Cl2 bertahan kira-kira 100 tahun di troposfer. Akhirnya, CFC dilepaskan dari troposfer ke stratosphere melalui pencampuran atmosfer, di mana CFC akan terurai oleh radiasi matahari berenergi tinggi. Produk penguraian CFC berperan dalam reaksi di stratosfer yang mengakibatkan penurunan konsentrasi ozon di sana. Penghancuran ozon di lapisan stratosfer oleh CFC dimulai ketika foton energi yang cukup tinggi merusak ikatan karbon-klorin dalam molekul CFC dan menghasilkan atom klor. Berikut contoh pengrusakan ozon oleh (CFC-12) (Barry & Chorley: 2003): CF2Cl2 + hν → CF2Cl2 • +Cl• Reaksi pertama



Cl• + O3 → ClO• + O2



Reaksi kedua



ClO• + ClO• → ClOOCl



Reaksi ketiga



ClOOCl + hν → ClOO• + Cl•



Reaksi keempat



ClOO• + hν → O2 + Cl•



Penjumlahan reaksi di ats menjadi: 2O3 + hν → 3O2 Telah diperkirakan bahwa atom klor tunggal dapat menghancurkan sebanyak 100.000 molekul O3 sebelum dilemahkan atau dikembalikan ke troposfer (mungkin sebagai HCl). Reaksi perusakan ozon mengganggu keseimbangan ozon di stratosfer,



18



karena laju penghancuran ozon lebih cepat dari pada pembentukkan. Akibatnya, konsentrasi ozon di stratosfir menurun. 2. Dampak penipisan lapisan ozon (sumber: wikipedia) a. Meningkatnya penyakit kanker kulit dan katarak pada manusia b. Merusak tanaman pangan tertentu c. Memengaruhi plankton yang akan berakibat pada rantai makanan di laut d. Meningkatnya karbondioksida akibat berkurangnya tanaman dan plankton e. Mengakibatkan pemanasan global akibat bertambahnya gas karbondioksida 3.



Pengendalian penipisan lapisan ozon a. Produsen mulai mencari alternatif untuk menggantikan CFC. Salah satunya yaitu molekul hidrofloroklorokarbon (HCFC), di mana ikatan C-Cl atau C-F pada CFC di gantikan dengan ikatan H-C. Karena mengandung ikatan C-H, molekul HCFC lebih reaktif di troposfer dari pada molekul CFC. Oleh karena itu, hanya sedikit molekul HCFC yang bertahan dan mencapai stratosfer, di mana mereka dapat menyebabkan penipisan ozon. Alternatif yang lebih baik adalah menggunakan hidrofluorokarbon (HFC). Molekul ini hanya berisi karbon, fluorin, dan hidrogen, sehinggatidak memiliki atom klorin untuk mengkatalisis kerusakan ozon. Misalnya dalam lemari es, C2H2F4 dapat digunakan untuk menggantikan CFC-12. b. Belilah produk yang berlabel ozone friendly atau free CFC karena produk tersebut sudah tidak lagi mengandung zat-zat BPO atau halon. c. Bagi para petani, sebaiknya menggunakan bahan-bahan fumigasi atau pengolah tanah yang tidak lagi mengandung metil bromida atau yang mengandung unsurunsur yang berdampak buruk bagi lapisan ozon.



G. SUMBER DAN JENIS SERTA DAMPAK PENCEMARAN UDARA Pencemaran udara adalah kehadiran satu atau lebih substansi fisik, kimia, atau biologi di atmosfer dalam jumlah yang dapat membahayakan kesehatan manusia, hewan, dan tumbuhan, mengganggu estetika dan kenyamanan, atau merusak properti. Pencemaran udara dapat ditimbulkan oleh sumber-sumber alami maupun kegiatan manusia. Dewasa ini, hampir semua kebutuhan energi manusia diperoleh dari konversi sumber energi fosil, misalnya pembangkitan listrik dan alat transportasi yang menggunakan energi fosil sebagai sumber energinya. Secara langsung atau tidak langsung hal ini mengakibatkan dampak negatif terhadap lingkungan dan kesehatan 19



makhluk hidup karena sisa pembakaran energi fosil ini menghasilkan zat-zat pencemar yang berbahaya. Pencemaran udara terutama di kota-kota besar telah menyebabkan turunnya kualitas udara sehingga mengganggu kenyamanan lingkungan bahkan telah menyebabkan terjadinya gangguan kesehatan.



No Polutan 1



Karbon



Sumber 



Dampak



Karbon monoksida







Karbon monoksida menghalangi



monoksida



dihasilkan dari



organ-organ tubuh untuk mendapatkan



(CO)



pembakaran tak



oksigen dengan cara mengikat sel darah merah yang seharusnya



sempurna dari senyawa



membawa oksigen. Pada jumlah yang



karbon, sering terjadi



kecil, karbon monoksida dapat



pada mesin pembakaran



menyebabkan berkurangnya jumlah



kendaraan bermotor



oksigen yang dikirim ke otak, organ



 proses pembakaran







dan otot lainnya, memperlambat reaksi



bahan bakar fosil yang



dan reflek, dan bersifat merusak. Itu



tidak sempurna



menimbulkan ancaman yang serius



asap rokok



bagi orang yang berpenyakit jantung (Astara :2010).



Hemoglobin + O2 –> O2Hb (oksihemoglobin) Hemoglobin + CO –> COHb (karboksihemoglobin) 



Pada jumlah yang besar, dapat berakibat fatal, sebagaimana dibuktikan dengan banyaknya kematian yang disebabkan oleh mobil yang dipanaskan di dalam garasi dan kebocoran gas buangan ke dalam mobil (Astara :2010)



2



Nitrogen







monoksida (NO) dan nitrogen



Emisi kendaraan







bermotor 



NO dapat teroksidasi menjadi NO2 yang sangat beracun



proses pembakaran bahan bakar fosil 20







NO yang tinggi dapat menyebabkan gangguan pada



dioksida



(misalnya dari generator



sisitem saraf yang menyebabkan



(NO2)



pembangkit listrik)



kejang-kejang. 



NO2 merupakan gas yang beracun, berwarna merah cokelat, dan berbau seperti asam nitrat yang sangat menyengat dan merangsang.







Keberadaan gas NO2 lebih dari 1 ppm dapat menyebabkan terbentuknya zat yang bersifat karsinogen atau penyebab terjadinya kanker.







Jika menghirup gas NO2 dalam kadar 20 ppm akan dapat menyebabkan kematian



3



Gas



Kegiatan industri yang



Hidrokarbon diudara akan bereaksi



Hidrokarbon



berpotensi menimbulkan



dengan bahan-bahan lain dan akan



(HC)



cemaran dalam bentuk HC



membentuk ikatan baru yang disebut



adalah industri plastik,



plycyclic aromatic hidrocarbon (PAH)



resin, pigmen, zat warna,



yang banyak dijumpai di daerah



pestisida dan pemrosesan



industri dan padat lalulintas. Bila PAH



karet.



ini masuk dalam paru-paru akan menimbulkan luka dan merangsang terbentuknya sel-sel kanker



4



Sulfurdioksida 



Sumber utama SO2 adalah 



Menimbulkan hujan asam dapat



(SO2)



pembangkit tenaga listrik



menyebabkan korosif pada logam-



yang membakar batubara



logam, rangka-rangka bangunan,



dengan kandungan sulfur



merusak bahan pakaian dan



tinggi. 



tumbuhan



Kendaraan bermotor juga merupakan salah satu sumber SO2 karena bensin dan solar juga mengandung sulfur dengan jumlah kecil. 21







Senyawa ini merupakan gas beracun (mengganggu sistem pernapasan) dengan bau menyengat







Letusan gunung merapi dan air mata panas juga melepaskan sulfur dioksida (ditandai dengan bau seperti bau telur busuk).



5



Ammonia (NH3)



 penguraian senyawa



Kontak dengan gas amonia



organik oleh



berkonsentrasi tinggi dapat



mikroorganisme seperti



menyebabkan kerusakan paru-paru



dalam proses pembuatan



dan bahkan kematian



kompos  industri peternakan, industri pupuk urea, industri asam nitrat, dan dari kilang minyak 6



Gas klorin



Berasal dari proses industri







Gas klorin bersifat racun karena amat reaktif dengan air yang terdapat di selaput lendir paru-paru dan mata.







Reaksi yang terjadi akan menghasilkan asam klorida dan asam hipoklorit yang memicu iritasi pada mata dan paru-paru serta memicu korosi pada jaringan.



7



Hidrogen



Gas ini muncul pada gas







Sangat beracun dan mematikan



Sulfida



yang timbul dari aktivitas







Sangat korosif mengakibatkan



(H2S)



gunung berapi dan gas alam.



berkarat pada logam tertentu 



Pada konsentrasi yang rendah berbau seperti telur busuk dan dapat melumpuhkan indera penciuman manusia



8



Timah hitam



Emisi kendaraan bermotor



(Pb)



Anak-anak yang menurun IQ-nya dan terhambat pertumbuhannya. karena partikel-partikel kecil Pb itu masuk ke



22



dalam tubuh dan menyerang ke otak manusia yang dapat menyebabkan kangker otak atau penggumpalan timbal di otak kita. 9



Partikulat



Beberapa partikulat terjadi



Peningkatan kadar partikel halus di



(Partikulat -



secara alami, seperti yang



udara terkait dengan bahaya kesehatan



dikenal juga



berasal dari gunung berapi,



seperti penyakit jantung, fungsi paru-



sebagai



badai pasir, dan kebakaran



paru dan kanker paru-paru.



partikel halus,



hutan.



dan jelaga merupakan



Kegiatan manusia, seperti



subdivisi kecil



pembakaran bahan bakar



dari material



fosil pada kendaraan,



padat



pembangkit listrik dan



tersuspensi



berbagai industri juga



dalam gas atau menghasilkan sejumlah cair)



besar partikulat



23



BAB III PENUTUP



A. KESIMPULAN 1. Atmosfer bumi merupakan selubung gas yang menyelimuti permukaan padat dan cair pada bumi 2. Atmosfer berfungsi menahan radiasi matahari yang kuat pada siang hari dan mencegah hilangnya panas ke ruang angkasa pada malam hari, menyerap radiasi dari sinar ultraviolet yang berbahaya, berfungsi melindungi bumi dari bendabenda angkasa. 3. Berdasarkan volume, lebih dari 99% udara kering (dry air) atmosfer tersusun dari nitogen (78%) dan oksigen (21%), sisa atmosfer lainnya adalah gas argon, karbon dioksida, metana, uap air, dan debu atmosfer (aerosol). 4. Struktur atmosfer dibedakan berdasarkan temperature terbagi menjadi troposfer, stratosfer,



mesosfer



dan



thermosfer.



Sedangkan



dibedakan



berdasarkan



karakteristik penyusun dan muatan kelistrikannya terbagi menjadi homosfer, heterosfer, ozonosfer dan ionosfer. 5. Proses dimana panas terperangkap di bumi, dikenal sebagai efek rumah kaca. Efek rumah kaca disebabkan oleh gas-gas rumah kaca seperti: karbondioksida, N2O, metana, ozon, CFC, uap air, dan aerosol. 6. Bertanbahnya konsentrasi gas rumah kaca terutama CO2, metana, N2O, dan CFC mengakibatkan meningkatnya suhu bumi yang dikenal dengan istilah global warming (pemanasan global) 7. Penipisan lapisan ozon disebabkan oleh adanya radikal klorin yang berasal dari gas CFC. CFC berasal dari beberapa produk seperti pendingin kulkas, AC, hairsprey, parfum, dan lain-lain. 8. Pencemaran udara adalah kehadiran satu atau lebih substansi fisik, kimia, atau biologi di atmosfer dalam jumlah yang dapat membahayakan kesehatan manusia, hewan, dan tumbuhan, mengganggu estetika dan kenyamanan, atau merusak properti.



24



B. SARAN Mengingat peran atmosfer yang begitu penting bagi berlangsungnya kehidupan di bumi, sudah menjadi kewajiban seluruh umat manusia untuk menjaganya dari berbagai zat pencemar. Misalnya dengan mengurangi penggunaan bahan bakar fosil, pmenghentikan penggunaan barang-barang elektrotik yang mengandung CFC, melestarikan hutan dan sebagainya.



DAFTAR RUJUKAN



2012 Antarctic Ozone Hole Second Smallest in 20 Years, (Online), (http://www.nasa.gov/ home/hqnews/2012/oct/HQ_12371_2012_Ozone_Hole.html), diakses 22 Februari 2014. Astra, I.M. 2010. Energi Dan Dampaknya Terhadap Lingkungan. Jurnal Meteorologi Dan Geofisika, 11( 2): 127 – 135. Alaudin, M. 2008. Gas-Gas Rumah Kaca, (Online), (http://www.chem-is.try.org /artikel_kimia/kimia_lingkungan/gas-gas-rumah-kaca/), diakses 22 Februari 2014. Barry, R. G. & Richard J. C. 2004. Atmosphere Weather and Climate 8th Edition. Taylor & Francis e-Library: Routledge, (Online), (http://www.dvfu.ru/meteo/book/ Barry.pdf), diakses 20 Februari 2014. Donn, William L. 1975. Meteorology 4th Edition. USA: McGraw-Hill Book Company. Ettwein, V. & Maslin, M. 2011.Physical Geography: FundamentalsOf The Physical Environment. London: University of London. Jacob, D.J. 1999. Introduction toAtmospheric Chemistry.New Jersey : Princeton University Press. Lapisan Ozon, (Online), (http://id.wikipedia.org/wiki/Lapisan_ozon), diakses 22 Februari 2014. Neiburger, Morris, James G. Edinger, & William D. Bonner. 1995. Memahami Lingkungan Atmosfer Kita (Terjemahan). Bandung: Penerbit ITB. Pemanasan Global, (Online), (http://id.wikipedia.org/wiki/Pemanasan_global), diakses 22 Februari 2014. Saundry, Peter. 2008. AP Environmental Science Chapter-4 The Atmosphere. The Encyclopedia of Eath.(Online), (http://www.eoearth.org/view/article/149768/), diakses pada 20 Februari 2014. Schlager, Hans, Volker Grewe, & Anke Roiger. 2012. Chemical Compotition of the Atmosphere 2. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. Münchner Germany: Institute of Atmospheric Physics (IPA), (Online), (http://www.springer.com/cda/content/ document/cda_downloaddocument/9783642301827-t1.pdf), diakses pada 20 Februari 2014.



25