Catatan Perkuliahan

Planet Bumi: Mengapa Lapisan Ozon Penting Dalam Menopang Kehidupan di Bumi?

Catatan Perkuliahan

Mengapa Lapisan Ozon Penting Dalam Menopang Kehidupan di Bumi?

Lapisan ozon menghalangi sebagian besar sinar matahari dan mencegah terlalu banyak radiasi ultraviolet mencapai bumi. Hal ini penting, karena sinar ultraviolet berenergi tinggi dari matahari dapat menghancurkan sel-sel hewan dan tumbuhan serta merusak kulit manusia. Jika lapisan ozon di stratosfer utuh, ia bertindak seperti layar pelindung besar terhadap radiasi UV agresif.

Mengapa Lapisan Ozon Penting Dalam Menopang Kehidupan Di Bumi?
Planet Bumi: Mengapa Lapisan Ozon Penting Dalam Menopang Kehidupan di Bumi?

Lapisan ozon di atmosfer melindungi permukaan bumi dari radiasi berbahaya. Namun, perisai pelindung ini terancam oleh senyawa kimia, terutama CFC dari lemari es dan kaleng semprot.

Sinar Matahari dan Radiasi Ultraviolet (UV) 

Sinar matahari sangat penting untuk kesehatan manusia karena, antara lain, mengatur ritme harian dan tahunan dan membantu memasok tubuh dengan vitamin D. 

Namun, jika Anda memaparkan tubuh Anda pada radiasi matahari yang berlebihan, kerusakan kesehatan, yang terutama disebabkan oleh rentang panjang gelombang yang lebih pendek, dapat terjadi. Ini termasuk kanker kulit, penuaan kulit, penyakit mata dan melemahnya sistem kekebalan tubuh. 

Mengapa Lapisan Ozon Penting Dalam Menopang Kehidupan Di Bumi?
Planet Bumi: Mengapa Lapisan Ozon Penting Dalam Menopang Kehidupan di Bumi?

Kulit melindungi diri dari radiasi UV dengan menyimpan molekul kompleks melanin. Dengan radiasi yang lebih lama dan lebih intensif, kulit menjadi memerah oleh energi radiasi UV-B yang tinggi dan kulit terbakar. Seiring perkembangan penyakit, luka bakar parah dan lepuh terjadi dan jaringan mati. Akibatnya, lebih sering Paparan radiasi UV yang lama menyebabkan perubahan ireversibel pada kulit seperti kerutan dan vasodilatasi permanen. 

Konsekuensi jangka panjang yang paling serius adalah kanker kulit, yang disebabkan oleh perubahan susunan genetik pada sel-sel kulit yang disebabkan oleh UV-B.

Radiasi ultraviolet dibagi menjadi tiga rentang panjang gelombang sesuai dengan efek biologisnya. 

  • Radiasi UV-A – 315–400 nm (radiasi UV-A dan cahaya tampak mengenai permukaan bumi praktis tanpa filter)
  • Radiasi UV-B – 280-315 nm (lebih energik, berbahaya – Molekul ozon dan oksigen menyerap lebih dari 90 persen radiasi UV-B yang terjadi)
  • Radiasi UV-C – 190–280 nm (Radiasi berenergi tinggi, sepenuhnya diserap oleh molekul ozon dan oksigen di stratosfer dan karenanya tidak mencapai permukaan bumi). 
Mengapa Lapisan Ozon Penting Dalam Menopang Kehidupan Di Bumi?
Planet Bumi: Mengapa Lapisan Ozon Penting Dalam Menopang Kehidupan di Bumi?

Bagaimana Ozon Terbentuk di Atmosfer?

Ozon adalah komponen alami atmosfer bumi, tetapi hanya terjadi dalam konsentrasi yang sangat rendah. Di dekat tanah, ia mencapai proporsi sekitar 30 molekul dalam satu miliar molekul udara. Namun, konsentrasi ozon di stratosfer meningkat secara signifikan dengan ketinggian. Maksimum lapisan ozon diukur di stratosfer tengah dalam kisaran ketinggian antara 15 dan 30 kilometer, di mana rasio pencampuran ozon ke udara bisa 300 kali nilai dekat dengan tanah.

Ozon stratosfer terbentuk secara alami dalam reaksi fotokimia dengan partisipasi oksigen molekuler dan radiasi matahari ultraviolet.

Produksi ozon fotokimia paling efektif di mana matahari bersinar paling lama dan paling intens, di daerah tropis dan subtropis. Dari sana ozon diangkut dengan sirkulasi besar-besaran ke lintang geografis yang lebih tinggi.

Ozon terbentuk di stratosfer dari molekul oksigen dalam dua langkah: Pada langkah pertama, molekul oksigen diatomik O2 dipecah menjadi dua atom oksigen masing-masing oleh radiasi UV matahari. Ini sangat reaktif. Pada langkah kedua, atom oksigen ini bereaksi dengan molekul oksigen membentuk tiga atom ozon O3. Energi yang dilepaskan dalam proses harus diserap oleh rekan reaksi ketiga (biasanya nitrogen atau oksigen) melalui tumbukan.

Ozon stratosfer tidak hanya mewakili perisai pelindung UV-B yang efektif, tetapi juga melepaskan energi matahari yang diserap dalam bentuk panas ke atmosfer sekitarnya. Dengan cara ini, ozon secara signifikan menentukan struktur suhu vertikal stratosfer dan dengan demikian juga membentuk arus udara skala besar.

Apa yang menyebabkan lubang ozon?

Jika lapisan ozon tidak ada, sinar matahari benar-benar akan memanggang kita di tanah. Kehidupan dalam bentuknya yang sekarang tidak akan mungkin terjadi tanpa layar pelindung ini.

Tetapi lapisan ozon memiliki lubang besar yang berbahaya. Alasannya adalah zat kimia yang ditiup manusia ke atmosfer. Musuh terbesar ozon adalah chlorofluorocarbons, atau CFC. Untuk waktu yang lama gas ini digunakan sebagai pendingin di lemari es dan sebagai propelan dalam kaleng semprot. Itu sendiri tidak berbau dan tidak beracun, CFC hanya berbahaya bagi manusia ketika mereka naik di stratosfer, bereaksi dengan ozon, sehingga menyerang dan menghancurkan lapisan ozon.

Karena kelembaman mereka, mereka dianggap zat yang tidak berbahaya untuk waktu yang lama. Faktanya, CFC tidak menimbulkan ancaman di troposfer, tetapi karena umurnya yang sangat panjang, mereka perlahan-lahan dapat masuk ke stratosfer di atasnya. Di stratosfer, intensitas radiasi UV energi tinggi yang lebih tinggi kemudian memecah molekul CFC. Klorin yang dilepaskan dengan cara ini kemudian bertindak sebagai katalis dalam menghancurkan molekul ozon.

Siapa yang Menemukan Lubang Ozon?

Pada tahun 1985 sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh ahli geofisika Inggris Joseph Charles Farman, mendokumentasikan penurunan drastis dan progresif pada lapisan ozon hingga 60 persen di atas Antartika. Fenomena ini dikenal sebagai lubang ozon dan menghasilkan negosiasi internasional yang serius tentang masalah pengendalian emisi.

Penipisan ozon kimia yang kuat juga diamati di daerah kutub Arktik di musim semi. Kehilangan ozon di sana biasanya 20-25 persen, tetapi kadang-kadang dapat meningkat hingga 60 persen jika suhu stratosfer sangat rendah. Penipisan ozon stratosfer yang lebih kecil tetapi signifikan diamati hari ini di banyak daerah lain yang juga lebih padat penduduknya di bumi.

Apa yang Dilakukan untuk Memperbaiki Lapisan Ozon?

Untuk melindungi lapisan ozon, Protokol Montreal disahkan pada tahun 1987, sebuah perjanjian internasional yang mulai berlaku pada tahun 1989 dan dengan itu negara-negara penandatangan berkomitmen untuk pengurangan bertahap dan akhirnya penghapusan total emisi bahan kimia yang mengandung klorin dan bromin. yang merusak ozon stratosfer. 

Zat perusak ozon semakin digantikan oleh fluorokarbon (PFC). Meskipun HFC ini melindungi lapisan ozon, mereka tidak ramah iklim. Tergantung pada strukturnya, mereka berkontribusi terhadap pemanasan global untuk setiap jumlah gas yang masuk daripada karbon dioksida (CO2) gas rumah kaca yang paling penting.

Mengapa Lapisan Ozon Penting Dalam Menopang Kehidupan Di Bumi?
Planet Bumi: Mengapa Lapisan Ozon Penting Dalam Menopang Kehidupan di Bumi?

Meningkatnya pemanasan troposfer secara bersamaan menyebabkan penurunan suhu di stratosfer, yang pada gilirannya mempercepat penipisan ozon kimiawi. Selain dinitrogen oksida, metana dan, tentu saja, karbon dioksida, PFC adalah salah satu emisi yang harus dipantau untuk perlindungan iklim di bawah Protokol Kyoto.

Karena banyak proses, seperti hubungan antara perubahan iklim dan penipisan ozon, sebagian besar masih belum dipahami, sulit bagi para ilmuwan untuk membuat prediksi yang dapat diandalkan untuk masa depan penipisan atau pembentukan ozon.