esai

Ozon: Berguna di Lapisan Stratosfer, Masalah di Lapisan Troposfer

Salah satu masalah utama lingkungan hidup yang perlu segera ditangani adalah masalah penipisan ozon di lapisan Stratosfer dan peningkatan polusi di Troposfer. Setiap tahunnya lapisan ozon mengalami kerusakan yang disebabkan oleh zat-zat kimia buatan manusia yang berisi jutaan ton bahan perusak lapisan ozon, seperti, klorofluorokarbon (CFCs), hidrofluorokarbon (HCFC), metal bromide (MeBr), halon, dan senyawa kimia industrial lain yang banyak mengandung klorin dan bromin.

Ozon adalah sebentuk molekul oksigen yang relatif tidak stabil, terdiri dari tiga atom oksigen (O3). Proses pembentukan ozon terjadi di dua lapisan atmosfer, yaitu troposfer dan stratosfer. Pembentukan di atmosfer tingkat bawah, troposfer, dianggap buruk karena pada lapisan tersebut ozon dibentuk oleh zat-zat polutan hasil kegiatan industri dan transportasi. Di lain pihak, pembentukan ozon secara alami di lapisan stratosfer dianggap berguna karena ozon di lapisan itu berperan penting dalam melindungi kehidupan di bumi dari sinar ultraviolet.


Ozon di Lapisan Stratosfer

Stratosfer merupakan bagian lapisan atmosfer yang terletak di atas troposfer dan berjarak sekitar 10-50 km di atas bumi. Diperkirakan 90% dari pembentukan ozon berlangsung di lapisan ini. Proses pembentukan dan penguraian ozon di stratosfer terjadi secara natural dan konstan.

Molekul ozon dibentuk melalui reaksi kimia yang terjadi ketika radiasi ultraviolet dari matahari menyentuh stratosfer. Teori pembentukan dan penguraian molekul ozon dikenal sebagai Teori Chapman, dan proses kimia pembentukan ozon adalah sebagai berikut:

O2 + hv --> O + O (1)
(panjang gelombang < 240 nm)
O + O2 + M --> O3 + M (2)
(M adalah molekul yang diperlukan dalam reaksi ini karena mampu
menyerap energi yang dibebaskan)

Bentuk akhir dari pembentukan ozon kemudian dapat dijabarkan sebagai berikut:

3O2 + hv --> 2O3 (3)
(panjang gelombang < 242 nm)

Molekul ozon juga mengalami penguraian yang berlangsung secara alami. Selain penguraian oleh sinar ultraviolet, molekul ozon juga secara konstan diuraikan oleh senyawa alami, seperti, nitrogen yang berasal dari tanah dan laut, hydrogen dari uap air atmosfer, dan klorin dari laut.

Proses penguraian molekul ozon dapat dilihat dalam reaksi berikut ini:

O3 + hv --> O + O2 (1)
(panjang gelombang < 850 nm)
ATAU
O2 + O --> 2O2 (2)

Reaksi akhirnya adalah:

2O3 + hv --> 3O2 (1)
(panjang gelombang < 850 nm)

Perbandingan kecepatan pembentukan dan penguraian ozon cenderung konstan ketika prosesnya berlangsung secara alamiah. Tetapi proses tersebut berangsur-angsur mengalami gangguan yang ditimbulkan oleh beragam kegiatan manusia yang membebaskan senyawa kimia perusak ozon ke lapisan atmosfer, seperti berbagai senyawa kimia yang mengandung klorokarbon (CCl4 dan CH3Cl3), CFC (CFCl3 dan CF2Cl2) dan halon (CF3Br dan CF2ClBr) yang merupakan senyawa kimia yang stabil, terdiri dari atom-atom halogen, yaitu klorin dan bromine. Di udara, senyawa-senyawa tersebut tidak mudah diuraikan dan perlahan akan melintas sampai ke stratosfer.

Senyawa CFC sering digunakan untuk beragam keperluan industri, seperti, system pendinginan, AC, aerosol, solvent dan pengepakan, karena CFC cenderung murah, sangat efektif, stabil di atmosfer, dan tidak menimbulkan racun bagi manusia. Tetapi ketika CFC mencapai lapisan stratosfer, radiasi sinar ultraviolet akan menyerangnya dan membebaskan klorin (Cl), yang bertindak sebagai katalis dalam menguraikan ozon.

Atom klorin yang telah dibebaskan secara berulang-ulang akan bergabung dan memisahkan diri dari molekul ozon, untuk kemudian membentuk molekul tunggal oksigen dan sebuah molekul klorin monoksida (ClO). Kemudian, molekul ClO tersebut akan bergabung dengan atom oksigen untuk membentuki molekul oksigen dan membebaskan klorin, untuk kemudian memulai kembali proses tersebut berulang kali. Melalui reaksi tersebut, satu atom klorin dapat merusak sekitar 100.000 molekul ozon dan mengakibatkan penipisan ozon lebih cepat dari pembentukannya secara alami.

Ketika lapisan ozon di stratosfer menipis, radiasi ultraviolet yang dapat menyentuh permukaan bumi mengalami peningkatan dan mengancam kesehatan manusia seperti kanker, katarak, dan mengurangi sistem ketahanan tubuh. Selain itu, radiasi ultraviolet juga menjadi ancaman bagi ekosistem laut, hutan, dan hasil panen.


Ozon di Lapisan Troposfer

Terletak 0-15 km di atas permukaan bumi, troposfer biasa disebut sebagai lapisan atmosfer tingkat bawah, tempat dimana segala macam cuaca berlangsung. Ozon yang diproduksi pada lapisan ini dianggap sebagai ozon yang jahat. Ozon pada lapisan ini terbentuk dari dua sumber, yaitu, intrusi dari lapisan stratosfer dan hasil produksi reaksi fotokimia.

Ozon di lapisan troposfer dibentuk oleh interaksi antara cahaya matahari, khususnya sinar ultraviolet, senyawa organik yang mudah menguap (Volatile Organic Compounds - VOC) dan nitrogen oksida (NOx), yang dihasilkan oleh kendaraan, uap bahan bakar, pembangkit listrik, penyulingan minyak, dan beberapa industri lainnya.

VOC merupakan senyawa organic yang terdiri dari karbon dan hidrogen yang dapat menguap dengan mudah. Kebanyakan dari senyawa itu dihasilkan oleh kendaraan bermotor, tumbuh-tumbuhan, industri, perdagangan, mesin pengelantang, dan cat.

Sementara senyawa NOx seperti nitrogen monoksida (NO) dan nitrogen dioksida (NO2) dibebaskan ke atmosfer ketika terjadi proses pembakaran bahan bakar seperti, minyak, batu bara dan gas alam. Proses pembakaran tersebut pada umumnya berlangsung pada kendaraan bermotor, pembangkit listrik, fasilitas industri, pembakaran biomas dan pencahayaan.

Ketika dilepaskan ke atmosfer, VOC dan NOx akan membentuk ozon dan polutan berbahaya lainnya, yang kemudian menghasilkan kabut bercampur asap (smog), biasa disebut kabut asap fotokimia atau polusi udara hasil fotokimia. Polutan udara yang biasa ditemukan dalam kandungan smog adalah senyawa ozon oksidan organik seperti aldehid, sulfur oksida dan nitrogen oksida.

Meningkatnya kadar ozon di troposfer dapat memicu sejumlah dampak yang berbahaya bagi manusia, tumbuhan, dan bahan-bahan lainnya. Ozon di troposfer dengan mudah bereaksi dengan selaput mata dan selaput yang melapisi saluran pernafasan, juga dapat menyebabkan iritasi mata, masalah pernafasan, kerusakan paru-paru, batuk, tenggorokan kering, sakit kepala atau mual, peningkatan gejala asma, dan berkurangnya kekebalan terhadap infeksi.

Ancaman lainnya adalah gangguan bagi mekanisme fotosintesis tanaman dan berkurangnya kekuatan produk-produk yang terbuat dari karet dan sejumlah material tertentu, sebab ozon merupakan oksidan yang sangat kuat.

Masalah yang berkaitan dengan pembentukan ozon di lapisan troposfer bukan hal yang mudah diselesaikan. Salah satu pencegahan yang dapat dilakukan adalah pengawasan yang lebih ketat terhadap emisi kendaraan dan industri yang menghasilkan NOx dan VOC, serta mengurangi tingkat pembakaran biomas dan transportasi.

***
Secara umum, dapat dikatakan bahwa masalah penipisan ozon di lapisan stratosfer dan pembentukan ozon di troposfer terjadi akibat sejumlah kegiatan manusia yang menghasilkan senyawa kimia berisi jutaan ton senyawa kimia perusak ozon dan jutaan ton polutan udara. Kegiatan-kegiatan tersebut tidak hanya menimbulkan masalah ozon, tapi juga mempengaruhi kesehatan makhluk hidup di permukaan bumi.

Untuk menghindari mengatasi masalah tersebut, serangkaian perjanjian internasional dilaksanakan untuk mengurangi tingkat penipisan ozon di stratosfer dan produksi ozon di troposfer, diantaranya adalah Konvensi Wina tahun 1985 tentang Perlindungan Lapisan Ozon, dan Protokol Montreal tahun 1987 tentang Substansi yang menyebabkan Penipisan Lapisan Ozon. Target utamanya adalah mengurangi dan menghapus produksi CFC dan senyawa-senyawa berbahaya lainnya. ftd!