“makalah pengrusakan Lapisan Atmosfir”

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Sebagai mana yang telah diketahui, lingkungan merupakan salah satu faktor yang sangat berperan dalam riwayat timbulnya penyakit. Oleh karena itu pengetahuan mengenai segi-segi penyehatan  lingkungan sangat berperan dalam tiap upaya kesehatan, baik secara individual maupun secara berkelompok dalam masyarakat. Pengetahuan lingkungan itu penting oleh karena itu penguasaan serta keterampilan professional mengenai lingkungan dalam pelayanan kesehatan terhadap individu, keluarga, dan masyarakat.

Penduduk dari sebagian besar Negara berkembang, hidup di pedesaan. Umumnya mereka hidup dari bertani dalam lingkungan flora ndan fauna serta iklim yang berpengaruh terhadap timbulnya penyakit. Kebutuhan penduduk pedesaan akan hidup nyaman, selalu terancam keadaan-keadaan yang membahayakan kesehatan mereka. Kebanyakan dari mereka belum mengetahui/menyadari akan bahaya tersebut, misalnya saja ancaman serangga parasit binatang dan sebagainya.

Hal yang sama juga dialami penduduk yang bermukim diwilayah industri, kenyamanan hidup mereka terancam oleh lingkungan yang tercemar polutan industri. Adanya ancaman kesehatan tersebut belum mereka ketahui/sadari.

Secara keseluruhan dapat dikemukakan bahwa lingkungan hidup serta manusia dengan segala faktornya merupakan bagian dari lingkaran kehidupan manusia. Lingkaran kehidupan antara manusia dan lingkungannya merupakan suatu system yang disebut ekologi. Di dalam ekosistem tersebut manusia disatu pihak berusaha menciptakan lingkungan yang nyaman untuk kehidupannya dengan cara mempengaruhi lingkungan, sedangakan dilain pihak manusia senantriasa terancam oleh lingkungan sendiri, sehingga keadaan tersebut mengancam kesehatan manusia yang bersangkutan. Bahkan manusia sendiri berperan pula sebagai lingkungan terhadap manusia lain, misalnya saja manusia yang potensial sebagai karier penyakit tertentu, akan merupakan ancaman terhadap kesehatan manusia dilingkungannya. Demikian juga dengan perokok berat, apabila mereka berada dilingkungan bukan perokok, maka yang terakhir ini akan terancam bahaya keganasan (kangker) yang ditimbulkan asap rokok.

Petani peternak sehari-harinya bergaul dengan ternak mereka. Apabila ternak tersebut terserang penyakit parasit, maka peternak yang bersangkutan akan juga oleh parasit, maka peternak yang bersangkutan akan terancam juga oleh parasit ternaknya sendiri. Sedangkan petani yang selalu berhubungan dengan system irigasi/pengairan, dimana air yang mengalir di alam bebas senantiasa dalam ancaman pencemaran berbagai agen penyakit, umumnya tidak menyadari bahwa setiap saat berada dalam ancaman kesehatan yang bersumber dari air irigasi tersebut. Ancaman dapat berupa penyakit parasit skistosomiasis, kolera dan penyakit saluran cerna laonnya, serta penyakit-penyakit yang berhubungan dengan pencemaran udara oleh industri dan lainnya. Oleh karena banyaknya pencemaran – pencemaran maka banyak terganggunya kesimbangan lingkungan khususnya pencemaran – pencemaran yang terdapat diudara sehingga mempengaruhi lapisan-lapisan yang berada diatmosfer.

Atmosfer adalah lingkungan udara, yakni udara yang meliputi planet bumi ini. atmosfer merupakan merupakan sumber oksigen bagi pernapasan dan sumber karbondioksida bagi reaksi fotosintesis. Sebagai komponen dasar dari siklus hidrologi, atmosfir menjadi media transport air dari lautan kedaratan.

Atmosfer mempunyai fungsi sebagai pelindung utama kehidupan dibumi karena dapat menyerap banyak sinar kosmik dari angkasa luar, selain itu dapat radiasi elektromagnetik dari sinar matahari. Hanya radiasi dalam daerah panjang gelomban 300-2500 nm  dan 0,01 – 40 m keberbagai keadaan yang cocok oleh atmosfir.

Disamping fungsi yang cukup banyak dari atmosfer, disisi lain atmosfir menampun berbagai bahan pencemar yang dihasilkan terutama oleh kegiatan manusia. Hal ini dapat menyebab kualitas atmosfer menurun yang akhirnya akan memberikan dampak negatif  bagi keseluruhan mahluk hidup dan kemungkinan menyebabkan perubahan-perubahan sifat atmosfer itu sendiri.

 

B.     Rumusan Masalah

Melihat betapa pentingnya lapisan atmosfer dengan berbagai fungsinya bagi kehidupan, namun tetap saja masih ada saja manusia yang tidak memperhatikan tentang kegiatannya yang dapat merusak lapisan atmosfer yang merupakan media penerima dan perjalanan gas-gas buang / bahan pencemar, terutama pada lapisan troposfer.

C.    Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari makalah ini adalah:

  1. Untuk mengetahui pentingnya lapisan atmosfer bagi Lingkungan dan kesehatan lingkungan.
  2. Untuk mengetahui macam-macam lapisan atmosfer dan bagaimana tingkat tercemarnya sehingga kemampuan atmosfir sebagai pelindung utama semakin menurun.

 

D.    Manfaat Penulisan

Manfaat Penulisan  yang diharapkan dari makalah ini adalah :

  1. Sebagai bahan pengetahuan bagi mahasiswa dan masyarakat mengenai seluk beluk atmosfer serta peranannya terhadap lingkungan dan kesehatan lingkungan.
  2. Sebagai bahan informasi akan bahayanya pengrusakan / pencemaran pada  lapisan atmosfer.

 

 

 

 

BAB II

PEMBAHASAN

 

A. Sifat Dan Susunan Atmosfer

            Ilmu yang mempelajari atmosfer adalah meteorologi. Atmosfer merupakan media penerima dan perjalanan gas-gas buang/ bahan pencemar, terutama pada lapisan troposfer. Troposfer meliputi ruang mulai permukaan bumi sampai ketinggian + 10 km atau 33.00 ft dengan volume kurang lebih 5,1 X 10 9 Km 3. lapisan ini mengandung sekitar 75% massa dari atmosfir.

            Atmosfer adalah lapisan udara yang mengelilingi bumi. Atmosfer terdiri atas beberapa gas yang dipertahankan oleh gravitasi bumi dan digunakan untuk melindungi bumi. Udara kering pada atmosfer mengandun gas nitrogen +78%, oksigen + 21%, karbon dioksida 0,03%, argon 0,9%, metana, kalium, dan lain- lain + 0,07 %.

Penyelidikan atmosfir berguna untuk :

  1. mengadakan prakiraan cuaca jangka pendek atau jangka panjang untuk kepentingan masa pertanian, penerbangan, pelayaran, dan peternakan.
  2. Mengetahui syarat-syarat hidup dilapisan udara bagian atas.
  3. Meyelidiki kemungkinan – kemungkinan mengadakan hujan buatan.
  4. Mengetahui sebab-sebab gangguan transmisi gelombang radio, tv dan bagaimana caranya memperbaiki  hubungan melalui udara.

Karakteristik atmosfer sangat luas, terutama yang disebabkan ketinggianya. Faktor-faktor   lainnya yang menyebabkan perbedaan karakteristik adalah iklim, waktu, garis lintang atau latitude, dan bahkan aktivitas solar. Temperatur atmosfer sangat bervariasi mulai dari yang terendah -138 oC – 1700o C. tekanannya menurun tajam dari 1 atm pada permukaan air laut. Dengan adanya perbedaan temperatur dari tekanan tersebut maka sifat kimia dari atmosfer sangat berbeda disebabkan oleh perbedaan altitude.

Atmosfer adalah selubung gas yang menyelimuti bumi yang mempunyai sifat- sifat sebagai berikut

  1. tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak dirasakan kecuali dalam bentuk angin.
  2. Dinamis dan elastis sehingga dapat mengembang dan menyusut serta dapat bergerak atau berpindah.
  3. Transparan dalam beberapa bentuk radiasi.
  4. Mempunyaimassasehingga menimbulkan tekanan.

Unsur – unsur gas yang terdapat dalam atmosfir.

No.

Unsur

Simbol

Volume %

Berat molekul

1.

Nitrogen

N2

78,08

28,02

2.

Oksigen

O2

20,94

32,00

3.

Argon

Ar

0,93

39,88

4.

Karbondioksida

CO2

0,03

44,00

5.

Neon

Ne

0,0018

20,13

6.

Helium

He

0,0005

4,00

7,

Ozon

O3

0,00006

48,00

8.

Hidrogen

H

0,00005

2,02

9.

Kripton

Kr

Sangat kecil

-

10.

Xenon

Xe

Sangat kecil

-

11.

Metan

CH4

Sangat kecil

-

 

  1. B.     Pembagian Wilayah Atmosfer

 a. Troposfer

Lapisan ini berada pada level yang paling rendah, di mana campuran gas-gasnya adalah yang paling ideal untuk menopang kehidupan di bumi. Di lapisan ini kehidupan juga terlindung dari sengatan radiasi yang dipancarkan oleh benda-benda langit lain. Dibandingkan dengan lapisan atmosfer yang lain, lapisan ini adalah yang paling tipis (kurang lebih 15 kilometer dari permukaan tanah). Di dalam lapisan ini, hampir semua jenis cuaca, perubahan suhu yang mendadak, angin tekanan dan kelembaban yang kita rasakan sehari-hari terjadi.

Ketinggian yang paling rendah adalah bagian yang paling hangat dari troposfer, karena permukaan bumi menyerap radiasi panas dari matahari dan menyalurkan panasnya ke udara. Biasanya, jika ketinggian bertambah, maka suhu udara akan berkurang secara tunak (steady), dari sekitar 17oC sampai – 52oC. Namun topografi di permukaan bumi, seperti pegunungan dan plato (dataran tinggi) dapat menyebabkan anomali terhadap gradien suhu tersebut.

b. Stratosfer

Perubahan secara bertahap dari troposfer ke stratosfer dimulai dari ketinggian sekitar 11 km. Suhu di lapisan stratosfer yang paling bawah relatif stabil dan sangat dingin yaitu – 70oF atau sekitar – 57oC. Pada lapisan ini angin yang sangat kencang terjadi dengan pola aliran yang tertentu. Awan tinggi jenis cirrus kadang-kadang terjadi di lapisan paling bawah, namun tidak ada pola cuaca yang signifikan yang terjadi pada lapisan ini.

Dari bagian tengah stratosfer keatas, pola suhunya berubah menjadi semakin bertambah semakin naik, karena bertambahnya lapisan dengan konsentrasi ozon yang bertambah. Lapisan ozon ini menyerap radiasi sinar ultra ungu. Suhu pada lapisan ini bisa mencapai sekitar 18oC pada ketinggian sekitar 40 km. Lapisan stratopause memisahkan stratosfer dengan lapisan berikutnya.

c. Mesosfer

Kurang lebih 25 mil atau 40km diatas permukaan bumi terdapat lapisan transisi menuju lapisan mesosfer. Pada lapisan ini, suhu kembali turun ketika ketinggian bertambah, sampai menjadi sekitar – 143oC di dekat bagian atas dari lapisan ini, yaitu kurang lebih 81 km diatas permukaan bumi. Suhu serendah ini memungkinkan terjadi awan noctilucent, yang terbentuk dari kristal es.

d. Termosfer

Transisi dari mesosfer ke thermosfer dimulai pada ketinggian sekitar 81 km. Dinamai termosfer karena terjadi kenaikan temperatur yang cukup tinggi pada lapisan ini yaitu sekitar 1982oC. Perubahan ini terjadi karena serapan radiasi sinar ultra ungu. Radiasi ini menyebabkan reaksi kimia sehingga membentuk lapisan bermuatan listrik yang dikenal dengan nama ionosfer, yang dapat memantulkan gelombang radio. Sebelum munculnya era satelit, lapisan ini berguna untuk membantu memancarkan gelombang radio jarak jauh.

 

 

 e. Dissipasiper (ekosfer)

lapisan ini merupakan lapisan paling luar dalam atmosfer bumi. Pada lapisan ini pengaruhgayaberat sangat kecil benturan antara bagian-bagian udara jarang terjadi pada lapisan ekosfer, meteor mulai berinteraksi dengan susunan gas atmosfer bumi.

 

C. Keseimbangan Panas Bumi

             Radiasi matahari yang masuk atmosfer bumi, sekitar 20-30 % dipantulkan kembali keruang angkasa, dibiaskan oleh atmosfer dan partikel – partekel padat yang terdapat diatmosfer atau oleh permukaan bumi. Pada umumnya rata-rata refleksi atau albedo dari permukaan dan atmosfer sebesar 35 %. Besarnya albedo ini ditentukan oleh daerah dan sifat-sifatnya daerah yang tertutup salju pada daerah kutub mempunyai albedo yang tinggi, tetapi didaerah lautan rendah, karena kebanyakan energi diserap.

Sekitar 20% dari energi radiasi diserap begitu masuk melewati atmosfer. Ozon menyerap sekitar 1-3%, terutama dalam bagian pendek ultra violet.

Pada troposfer, sekitar 17-19% dari radiasi yang masuk diserap terutama oleh uap air dan CO2. penyerapan ini atmosfer total terhadap radiasi dengan panjan gelombang penyerapan atmosfer total terhadap radiasi dengan panjang gelombang 0,3 -0,7 um. Tidak sangat besar dan umumnya masuk secara efektif melalui lubang tarnsparan dari atmosfer.

Secara keseluruhan sekitar 50% dari radiasi matahari sampai kepermukaan bumi ini meradiasikan kembali sebahagian energi melalui kisaran panjang gelombang yang luas, tetapi terbanyak pada pada panjang gelombang 10 -20 um yaitu infra merah.

Radiasi rata-rata yang dipantulkan keruang angkasa harus sama dengan yang diserap dari matahari. Oleh karena itu sejumlah energi harus mengalir dari daerah tropic kedaerah kutub didalam atmosfer. Aliran energi ini merupakan system aliran udara panas kearah kutub dan aliran udara dingin dari kutub kearah tropic dan ini akan dinyatakan dengan aliran laut.

 

 

D. Bahan Kimia dan reaksi-reaksi Fotokimia dalam Atmosfer

            reaksi-reaksi kimia membutuhkan energi dan radiasi cahaya matahari dapat menyediakannya. Dalam reaksi kimia, cahaya merupakan partikel-partikel yang disebut photon yang energinya tergantun pada panjang gelombangbnya yang dinyatakan dalam persamaan,

 

E = 1,196 X 105 kj / Einstein

E = 2,859 X 104 Kkal/ mol

            Dimana Einstein adalah bilangan Avogadro (6,023 X 1023) dari photon. Seperti radiasi ultraviolet (UV) mempunyai energi yang cukup kuat untuk memecahkan/ memutuskan ikatan kimia, absorbsi dari suatu photon menyediakan energi yang mendesak electron pada pada suatu keadaan berenergi tinggi kemudian tereksitasi dengan cepat. Energi yang dilepaskan tampak sebagai fenoresence, atau mengaktivasi ikatan kimia untuk siap bereaksi. Oleh karena itu penyerapan cahaya oleh zat-zat kimia dapat menyebabkan terjadinya reaksi yang tidak akan terjadi pada media tanpa cahaya.

a.  Reaksi Foto Kimia

 

Reaksi-reaksi fotokimia  meskipun pada  keadaan tanpa  katalis dapat berlangsung pada suhu yang  lebih rendah dibandingkan dengan reaksi lainnya. Beberapa reaksi fotokimia yang dipengaruhi radiasi matahari, memegang peranan penting dalam menentukan sifat dan batas perjalanan zat-zat kimia dalam atmosfer.

Nitrogen dioksida , NO2 merupakan jens senyawa  kimia yang secara fotokimia paling efektif  dalam atmosfer tercemar, dan merupakan komponen   utama dalam proses pembentukan  kabut. Suatu spesi seperti NO2 dapat mengabsorsi cahaya dari energi hv dalam suatu reaksi yang menghasilkan suatu molekul dengan sebuah elektron terksitasi yang dinyatakan dengan tanda *.

NO2 + hv → NO2*

Molekul-molekul dengan elektron teresitasi  adalah salah satu dari itga jenis spesi yang relatif dan tidak stabil yang jumlahnya sangat banyak di atmosfer dan banyak berperan dalam proses-proses kimia atmosfer. Dua jenis lainnya adalah atom-atom atau fragmen-fragmen molekuler dengan elektron tidak berpasangan, yang disebut “radikal bebas’, dan atom-atom terionisasi atau fragmen-fragmen molekuler.

Sebuah molekul yang memperoleh  energi dari penyerapan cahaya atau kehilangan energi dengan sejumlah proses. Jenis tereksitasi seperti O2*  memberikan cahaya energinya ke molekul atau atom-atom yang dinyatakan dengan  Mg, oleh suatu proses yanf dikenal sebagai pemadaman fisik.

O2* + Mg → O2 + Mg

Akibat  proses yang terjadi ini , terjadilah kenaikan kalor disekelilingnya. Spesi dalam keadaan tereksitasi dapat mengalami dissosiasi, suatu proses yang dominan  terjadi pada atom oksigen dalam atmosfer dengan altitude yang lebih tinggi.

O2* → O + O

Spesi oksigen yang tereksitasi  juga dapat melalui  suatu reaksi langsung seperti :

O2* + O3 → 2 O2 + O

Energi yang khusus dari luminisensi  disebut  fenoresensi  atau  fosfor.  Bila spesi  yang tereksitasi berasal dari   suatu reaksi kimia, emisi cahayanya disebut “chemilunercence”. Fenomena  luminescence dan chemilumionescence digunakan dalam analisis kimia. Chemiluminescence terutama efektif  untuk analisis dari beberapa pencemar udara seperti  ozon. Kedua fenomena di atas tadi sering terjadi pada fenomena langit. Misalnya, adanya energi cahaya atmosfer yang disebut cahaya langit  (airglow) yang disebabkan  oleh chemiluminescence dari radikal  hidroksil yang tereksitasi.

O3 + H → OH* + O2

OH* → N2+ + e-

Suatu proses yang disebut fotokimia. Fotokimia sering digolongkan ke dalam sub-kategori dimana disoasi menghasilkan sebuah elektron.

 

b.  Ion-ion dan Radikal dalam Atmosfer

Suatu karakteristik dari lapisan  atas atymosfer yang tidak dapat terjadi di laboratorium adalah kehadiran dari elektron-elektron dan ion postif secara signifikan. Oleh karena  kondisi dengan  mnedia yang  sangat jarang dibagian atmosfer yang lebih tinggi, maka ion-ion ini akan terdapat dalam jangka waktu yang cukup lama sebelum tergabung kembali menjadi  spesi yang netral.

Pada altitude  kurang lebih 50 Km dan di atasnya, ion-ion sangat umum terdapat didaerah  tersebut sehinga dinamakan ionosfer (lapisan ion-ion). Adanya lapisan tersebut telah diketahui sejak tahun 1901, setelah ditemukan bahwa gelombang radio dapat ditransmisikan melalui jarak jauh.

Cahaya uiltra violet adalah pembentuk utama dari ion-ion dalam ionosfer. Dalam keadaan gelap, ion-ion positif perlahan-lahan  tergabung  dengan elektron  bebas. Proses ini berlangsung cepat terutama di daerah yang lebih rendah dari ionosfer.

Medanmagnet bumi sangat memberikan pengaurh kepada ion-ion dalam atmosfer bagian yang lebih tinggi. Manifestasi  dari fenomena ini dikenal dengan van Allen Belts (Sabuk Van Allen), yang ditemukan pada tahun 1958. daerah ini terdiri dari dua sabuk dari partikel-partikel dalam bentuk ion yang mengelilingi bumi. Di bagian dalam, yaitu daerah radiasi ionisasi nergik tinggi terdiri dari proton-proton dan dibagian luar  terdiri dari elektron-elektron.

Di bagian lebih di atas atmosfer, radiasi elektromagentik menghasilkan radikal bebas sebagai salah satu bentuk lain dari pembentukan ion-ion dengan fotonisasi.

O

H2O — C — H + hv  →  H3C* + HC*O

Radikal bebas merupakan spesi yang sangat penting dalam atmosfer karena terlihat secara signifikan dalam fenomena kimia atmosfer. Spesi tersebut bisa dalam bentuk atom, stsu kelompok-kelompok atom-atom dengan elektron tidak berpasangan dan sangat bersifat reaktif. Di atmosfer bagian atas, radikal bebas mempunyai waktu paruh yang hanya beberapa menit saja meskipun ada yang lebih lama. Radikal bebas dapat terlibat dalam reaksi rantai dimana radikal bebas  yang lain terbentuk  dari reaksi  tersebut, contoh:

O3 + HO. → O2 + HOO.

HOO. + O → HO. + O2

Dari reaksi diatas tanpak radikal bebas hiodroksil. HO.. yang sangat reaktif dalam reaksinya dengan ozon , O3, menghasilkan radikal lain, HOO.. dan radikal ini pada reaksi  lebih lanjut menghasilkan kembali radikal bebas HO.

Reaksi in dari radikal bebas adalah terjadinya penghancuran radikal yang sau oleh  radikal bebas yang lainnya sehingga reaksi rantai yang terjadi bisa berhenti.

O

H3C — C — H + hv  →  H3C* + HC*O

H3C. + H3C. → C2H6

Reaksi ini disebut reaksi terminasi rantai  (Chain-terminating reacting”). Reaksi-reaksi yang melibatkan radikal bebas  bertanggung jawab terhadap p[embentukan Kabut asap (Smog). Reaksi pembentukan kabut asap akan dijelaskan dalam BAB V.

Radikalk bebas sangat reaktif oleh karena itu secara umum mempunyai waktu paruh yang singkat/pendek. Sangat penting untuk membedakan antara keaktifan dengan kestabilan. Untuk radikal bebsas disamping sangat reaktif juga sangat stabil. Oleh karena itu radikal bebas  dan atom-atom “single” yang berasal dari molekul-molekul gas dengan dua atom cenderung tetap berada di daerah pada elektronik mempunyai waktu paruh yang secara umum sangat singkat karena energi yang hilang melalui eadiasi.

c. Reaksi-Reaksi Oksigen Atmosfer

            Reaksi umum dari perubahan oksigen dalam atmosfer, lisoter, hidrosfer diperlihatkan dalam Gambar 3.3  Siklus oksigen ini merupakan hal yang sangat penting dalam kimia atmosfer, perubahan/ transformasi geokimia dan proses-proses kehidupan.

Oksigen dalam troposfer memegang pertanan sangat penting pada proses-proses yang terjadi dipermukaan bumi. Oksigen atmosfer mengambil bagian dalam reaksi yang menghasilkan energi, seperti pada pembakaran bahan bakar fosil,

CH4                 + 2 O2  → CO2 + 2 H2O

(dalam gas alam)

Oksigen atmosfer digunakan oleh organisme aerobic dalam proses degradasi bahan organic. Proses-proses oksidasi oleh udara membutuhkan oksigen atmosfer   seperti :

4 Fe O + O2 2 Fe2O3

oksigen memasuki udara melalui reaksi fotosintesis tanaman :

CO2 + H2O + {CH2O} + O2 (g)

Semua oksigen dalam bentukmolekul yang sekarang ada dalam atmosfer bermula dari kegiatan fotosintesis oleh organisme, yang memperlihatkan pentingnya fotiosintesis tersebut dalam keseimbangan oksigen dalam atmosfer. Artinya meskipun pembakaran dari bahan bakar fosil membutuhkan banyak oksigen, hal ini tiodak membehayakan konnuitas oksigen dalam atmosfer.

Oksigen di atmosfer yang lebih tinggi berbeda dengan di atmosfer yang lebih rendah karena adanya pengaruh dari radiasi ionisasi. Dalam daerah ini oksigen terdapat dalam bentuk oksigen atom, O, molekul oksigen tereaksitasi, O2*, dan ozon, O3. kurang dari 10% oksigen dalam bentuk O2 terdapat dalam atmosfer pada altitude kurang lebih 400 Km.

Atom oksigen dalam keadaan “ground state”  )electron tidak tereksitasi) biasanya dinyatakan sebagai O*. spesi ini dihasilkan dari reaksi fotosintesis ozon pada panjang gelombang dibawah 308 m.

O3 + hv → O* + O2

Atau oleh reaksi kimia dengan energi tinggi, seperti

O + O + O → O2 + O*

Atom oksigen tereksitas memancarkan cahaya tampak pada panjang gelombang  636 m, 630 m, dan  558 m. Hal ini juga merupakan penyebab dari suatu fenomena yang dikenal dengan “air glow”.

Ion-ion oksigen, O+, dapat dihasilkan bila atom-atom oksigen terkena radiasi ultraviolet.

O + hv → O+ + e

Ion oksigen yang bermuatan positif ini merupakan ion positif yang utama yang terdapat di beberapa bagian ionosfer. Ion ini selanjutnya akan bereaksi lebih lanjut membentuk ion-ion positif penting lainnya :

O+ + O2 → O2+ + O

O+ + N2 → NO+ + N

Dibagian tengah  ionosfer, spesi O2+ dihasilkan oleh oksidasi radiasi ultra violet pada panjang gelombang 17 – 103 m

O2 + hv → O2+  + e

Reaksi ini juga dapat  terjadi dengan adanya sinar X berenrgi rendah. Reaksi di bawah ini.

N2+ + O2 → N2+ + e

Juga menghasilkan O2+dibagian tengah ionosfer.

Ozon, O3, suatu senyawa oksigen yang sangat signifikan ditemukan distratosfer. Ozon mengabsorsi radiasi ultra violet yang berbahaya yang berfungsi  sebagai pelindung makhluk hidup dibumi dan sejumlah pengaruh radiasi tersebut. Ozon dihasilkan dari reaksi fotokimia berikut:

O2 + hv → O + O

O + O2 + M → O3 + M

Dimana M adalah spesi lain, seperti molekul N2 atau O2 yang mengabsorsi kelebihan energi yang dilepaskan reaksi dan memungkinkan molekul-molekul ozon tinggal bersama-sama. Daerah dimana ozon ditemukan dalam konsentrasi maksimun berkisar antara 25 – 30 Km dalam stratosfer, konsentrasinya dapat mencapai 10 ppm.

Sinar ultra violet yang diabsorbsi ozon secara intensif di daerah 220 – 230 m. Bila sinar tersebut tidak diabsorbsi  oleh ozon , maka berbagai kerusakan terjadi  terhadap kehidupan dipermukaan bumi.

Ozon dapat mengurai menjadi O2,

                O3 → 3/2 O2

Dan ini terjadi di stratosfer yang dikatalis oleh sejumlah bahan kimia baik secara alamiah maupun polutan, seperi NO, NO2, N2O, HOO, CIO, Cl, Br, dan BrO.

Reaksi penguraian ozon yang berbaur diketahui adalah reaksi ozon  dengan atom oksigen,

O3 + O → O2 + O2

Dimana atom oksigen  yang diperlukan berasal dari reaksi pemisahan   ozon yang lain.

O3 hv → O2 + O

Reaksi ini dapat menguraikan  ozon hanya kira-kira   20%. Reaksi lain yang dapat menguraikan kira-kira 10% ozon adalah  reaksi  dengan radikal  hidroksil, OH yang dihasilkan dari reaksi-reaksi fotokimia dari H2, O2 dan H2O di stratosfer. Reaksi yang masuk akal  urutannya  sebagai berikut:

O3 HO. → O2 + HOO.

HOO+ O  → HO. + O2

Penyebab  kerusakan ozon di stratosfer  telah diketahui juga yaitu NO, yang menyebabkan terjadinya reaksi rantai sebagai berikut:

O3 + NO → NO2 + O2

NO2 + O → NO + O2

Gas NO merupakan bahan pencemar dikeluarkan oleh pesawat supersonic yang sedang terbang tinggi.

 

d.  Reaksi-reaksi dari Nitrogen Atmosfer

Nitrogen merupakan salah satu pengukur atmosfer dengan kandungan yang paling tinggi. Tidak seperti oksiogen yang mengalami disosiasi hampir sempurna menjadi mono didaerah atmosfer dengan altitude yang lebih tinggi, molekul nitrogen terdisosiasi secara langsung oleh radiasi ultra violet. Tetapi, pada altitude melebihi 100 Km, atom nitrogen dihasilkan oleh reaksi fotokimia.

N2 + hv → N + N

Reaksi-reaksi lainnya yang dapat menghasilkan nitrogen monoatom adalah :

NO2++ O → NO + + N

Dilapisi ionosfer, yang disebut daerah  E, NO+ merupakan ion yang  dominant. Ionosfer terendah. Yaitu daerah D, yang mempunyai ketinggian   lebih kurang  50 Km sampai lebihn kurang 85 Km, NO+ dihasilkan langsung dari radiasi ionisasi:

NO + hv → NO+ + e

Pada daerah lebih rendah dari daerah D, terbentuk ion N2+  melalui kerja sinar kosmik galastic melalui reaksi,

N2 + hv → N2+ + e-

Zat-zat pencemar oksida nitrogen, terutama NO2, merupakan jenis pencemar utama dalam pencemaran udara dan pembentukan kabut utama fotokimia.

Sebagai contoh, NO2 mudah terdisosiasi secara fotokimia menjadi NO dan oksigen atomic yang reaktif :

NO2 + hv → NO+ O

Reaksi tersebut merupakan proses fotokimia primer penting yang menyangkut pembentukan kabut.

 

e.  Radikal Hdiroksil dan Hidroperoksil di Atmosfir

Akhir-akhir ini pentingnya radikal  hidroksil HO., dalam atmosfer merupakan fenomena kimia yang mendapat pengakuan yang makin meningkat. Radikal ini dapat terbentuk  melalui berbagai proses. Pada altitude lebih tinggi, reaksi pembentukan radikal hidroksil yang umum adalah fotolisis dari air, yang juga memberikan  konstribusi  yang cukup besar dari  hydrogen atomic dalam atmosfer.

H2O + hv → NO. + H

Dalam kehadiran bahan organik, radikal hidroksil dihasilkan dalam jumlah yang cukup banyak sebagai bahan intermediate pada pembentukan fotochemical smog. Untuk tujuan eksperimen di laboratorium, sangat tepat untuk menghasilkan radikal hidroksil dengan  jalan fotolisis uap asam nitrat seperti reaksi berikut ini :

HONO + hv → HO. + NO

Radikal hidroksil sering  dapat dihilangkan dari lapisan troposfer melalui reaksi dengan gas metana atau karbon monoksida :

CH4 + HO. → H2C. + H2O

CO + HO. → CO2 + H.

Selanjutnya radikal metal yang mempunyai  kereaktifan tingg, H3C, bereaksi dengan oksigen.

H3C. + O2 → H3COO. + H2O

Membentuk radikal metil peroksil H3COO.

Radikal hidroperoksil terbentuk ketika hydrogen atomic yang dihasilkan dari reaksi.

CO + HO. → CO2 + H.

Bereaksi dengan oksigen

H. + O2 → HOO.

Radikal  hidroperoksil dapat mengalami reaksi rantai terminasi seperti berikut ini:

HOO. + HO. → H2O + O2

HOO. + HOO. → H2O2 + O2

Hidrogen peroksida, H2O2 yang terbentuk  dapat keluar  dari atmosfer  dengan jalan pengendapan.. radikal  hidroperoksil dapat bereaksi  lebih lanjut  yang menghasilkan kembali radikal HO. Ketika  bereaksi dengan NO atau ozon, O3.

HOO. + NO → NO2 + HO.

HOO. + O2 → 2 O2 + HO.

Radikal hidroperoksil bereaksi lebih lambat  dengan spesi lain dari pada radikal hidroksil. Sukar untuk mempelajari radikal ini karena tidak mudah untuk memperoleh radikal  indroksil secara bebas.

 

f.  Karbon Dioksida Atmosfer

Komponen karbondioksida, CO2, hanya 0,034 % volume sebagai gas penyusun atmosfer. Hampir sama dengan uap air, karbon dioksida merupakan komponen-komponen yang mempunyai fuingsi utama untuk  mengabsorbsi  energi infra merah yang dipancarkan kembali oleh bumi.Para ilmuan mengkhawatirkan bahwa tingkat konsentrasi  karbon dioksida yang berubah meningkat  tajam akan menyebabkan  terjadinya perubahan iklim di bumi sebagai akibat terjadinya efek rumah kaca.

Terjadinya peningkatan karbon dioksida ini terutama disebabkan oleh  meningkatkanya pembakaran bahan bakar  fosil yang makin hari makin bertambah  Pengukuran yang pernah  dilakukan terhadap CO2 di atmosfer  secara kontinu mulain tahun 1960 sampai 1985 di beberapa wilayah  atmosfer seperti Antartika  ternyata terjadi  peningkatan kurang lebih  1 ppm pertahun (Manahan, 1994). Diperkirakan adanya  peningkatan  suhu global dengan kenaikan suhu rata-rata antara 1,5 sampai  4,5 oC. Akibat  dari meningkatnya  konsentrasi CO2 atmosfer juga memberikan efek yang potensial terhadap terjadinya kerusakan lingkungan yang bersifat irreversible (ketanpa-balikan) bahkan melebihi akibat  yang ditimbulkan  oleh senjata nuklir.

Peningkatan konsentrasi CO2 atmosfer yang sebagian besat disebabkan oleh pembakaran bahan bakar baker fosil , juga disebabkan oleh perusakan hutan seperti  pembakaran hutan akan melepaskan gas CO2 yang cukup signifikan ke atmosfer.

Oleh karena itu konsentrasi CO2 alami sangat  kecil di atmofer dan tidak cukup aktif dalam reaksi kimia maka dalam studi  raksi-reaksi kimia atmosfer spesi ini relative kurang signifikan. Namun demikian didasarkan  kepada  tingkat/konsentrasi CO2 dan intensitas radiasi ultra violet menunjukkan bahwa terjadi fotodisosiasi dari CO2 oleh cahaya ultra violet matahari di lapisan teratas  atmosfer.

CO2 + hv → CO + O

Reaksi ini merupakan sumber utama dari gas CO pada altitude  yang lebih tinggi. Meskipun CO2 mengabsorbsikan  radiasi infra merah cukup kuat tetapi radiasi ini tidak cukup energik untuk menyebabkan terjadinya reaksi kimia.

 

g.  Air dalam Atmosfer

                Uap  air  dalam atmosfer terdapat dalam konsentasi yang cukup luas variasinya, terutama di atmosfir paling bawah. Secara normal kandungan uap air atmosfir berkisar antara 1 – 3 % volume, meskipun udara ada yang hanya mengandung 0,1% tapi juga dapat mencapai 5%. Persentase dari kandungan uap air ini menurun cepat dengan bertambahnya altitude  di atmosfer.

Air menyerap radiasi infra merah bahkan lebih kuat  daripada gas CO2. Awan terbentuk dari uap air yang memantulkan cahaya yang berasal dari matahari dan memberikan pengaruh kepada penurunan  suhu. Sebaliknya pada malam hari uap berfungsi  sebagai selimut karena menahan panas dari permukaan bumi dengan menyerap radiasi infra merah.

Di atmosfer yang lebih tinggi air dalam bentuk gas terlihat pada pembentukan radikal hidroksil, HO. Dan radikal hidroperoksil, HOO. Salah satu efek yang berbahaya dari beberapa bahan pencemaran udara adalah proses perkaratan dari alat-alat logam yang terjadi karena adanya uap air di atmosfer. Kehadiran uap air di atmosfer menyebabkan pencemaran dalam bentuk fog (asap kabut) di bawah suatu kondisi tertentu.

Ketika partikel-partikel  es di atmosfer berubah menjadi tetes-tetes air, atau  ketika tetes-tetes air ini menguap, panas diambil disekitarnya. Kebalikan dari proses-proses ini menyebabkan panas yang dilepaskan ke atmosfer sebagai panas laten. Hal ini dapat terjadi pada jarak beberapa mil dari tempat di mana panas diabsorbsi dan hal ini merupakan suatu model dari atmosfer  atau perpindahan energi ke atmosfer. Hal ini merupakan model  utama dari transisi energi yang terdapat pada peristiwa  angin ributn angin topan dan tornado.

Seperti telah dikemukakan sebelumnya bahwa dinginnya di lapisan tropopause merupakan karier kepada pergerakan air untuk memasuki  lapisan stratosfer. Sumber utama dari air di stratosfer adalah oksidasi fotokimia dari metana:

CH2 + O3 →  CO2 + 2H2O

Air yang terbentuk inilah yang menjadi sumber dari radikal hidroksil di atmosfer melalui reaksi :

H2O + hv → HO. + H

Dimana radikal hidroksil merupakan suatu fenomena kimia atmosfer yang meningkat akhir-akhir ini.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Dari hasil  penjelasan di atas maka dapat disimpulkan bahwa atmosfer mempunyai  fungsi sebagai pelindung juga sebagai penjaga keseimbangan panas di bumi, karena kamampuannya menyerap sinar kosmik dan radiasi infra merah, namun disamping fungsinya banyak, di sisi lain atmosfer menampung berbagai bahan pencemar yang dihasilkan oleh kegiatan manusia. Hal ini dapat menyebabkan kualitas  atmosfer dan akan memberikan dampak negatif bagi keseluruhan makhluk hidup dan lingkungan.

B.  Saran

Diharapkan agar makalah ini dapat berguna untuk kelancaran perkuliahan khususnya  mata kuliah kimia lingkungan dan berguna pula bagi pembaca  khususnya kepada diri saya sendiri.

 

DAFTAR PUSTAKA

 

Ahmad Rukaesih,  2004. Kimia Lingkungan, Penerbit Andi Yogyakarta, Yogyakarta.

Juli Soemirat Slamet, 1996. Kesehatan Lingkungan. Gadja Mada, University Press Jakarta.

Tinggi Banggali S. U, 200. Kimia Lingkungan. FMIPA UNM.Makassar.

http://www.agus-haris .net/modules,php?name-news 8 file.article & asid:297.

 

 

 

 

 

 

 

 

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

%d blogger menyukai ini: