Ketahui apa itu, gas apa yang berdampak dan kapan lapisan ozon harus beregenerasi

Apa itu lapisan ozon? Ini adalah pertanyaan yang sangat penting bagi siapa pun yang peduli dengan kesehatan planet Bumi dan, konsekuensinya, milik kita. Tetapi untuk menjawabnya pertama-tama Anda perlu memahami bagaimana beberapa proses dasar di atmosfer bekerja.

Salah satu masalah lingkungan utama yang terkait dengan kimia dan polusi udara adalah penipisan (atau degradasi) lapisan ozon. Anda pasti pernah mendengar tentang ini. Lapisan ozon, sesuai dengan namanya, merupakan lapisan atmosfer bumi yang memiliki konsentrasi ozon (O3) yang tinggi. Konsentrasi terbesar berada di stratosfer, sekitar 20 km hingga 25 km dari permukaan bumi. Puncak konsentrasi ini terletak pada lintang tinggi (kutub) dan terendah terjadi di daerah tropis (walaupun laju produksi O3 lebih tinggi di daerah tropis).

Seperti yang telah dikatakan dalam artikel kami "Ozon: penjahat atau orang baik?", Gas ini bisa menjadi sangat penting dan esensial bagi kehidupan di Bumi, sekaligus merupakan polutan yang sangat beracun. Itu semua tergantung pada lapisan atmosfer tempatnya berada. Di troposfer, dia adalah penjahat. Di stratosfer, orang baik. Dalam hal ini, kita akan berbicara tentang ozon stratosfer, menunjukkan fungsinya, pentingnya, bagaimana ia telah terdegradasi dan bagaimana mencegahnya terjadi.

Fungsi

Ozon stratosfer (orang baik) bertanggung jawab untuk menyaring radiasi matahari pada beberapa panjang gelombang (menyerap semua radiasi ultraviolet B, yang disebut UV-B dan bagian dari jenis radiasi lainnya) yang mampu menyebabkan jenis kanker tertentu, menjadi salah satunya. yang terburuk adalah melanoma. Ia juga memiliki fungsi untuk menjaga bumi tetap hangat, mencegah semua panas yang dipancarkan di permukaan planet menghilang.

Apa itu lapisan ozon?

Lapisan ozon, seperti yang disebutkan sebelumnya, adalah lapisan yang memusatkan sekitar 90% molekul O3. Lapisan ini penting untuk kehidupan di bumi, karena melindungi semua makhluk hidup dengan menyaring radiasi matahari ultraviolet tipe B. Ozon berperilaku berbeda sesuai dengan ketinggian tempat ia ditemukan. Pada tahun 1930, seorang fisikawan Inggris bernama Sydnei Chapman menjelaskan proses produksi dan degradasi ozon stratosfer berdasarkan empat tahap: fotolisis oksigen; produksi ozon; konsumsi ozon I; konsumsi ozon II.

1. Fotolisis oksigen

Radiasi matahari mencapai molekul O2, memisahkan kedua atomnya. Artinya, tahap pertama ini memperoleh dua atom oksigen bebas (O) sebagai produk.

2. Produksi ozon

Pada langkah ini, masing-masing oksigen bebas (O) yang dihasilkan dalam fotolisis bereaksi dengan molekul O2, memperoleh molekul ozon (O3) sebagai produk. Reaksi ini terjadi dengan bantuan atom atau molekul katalis, suatu zat yang memungkinkan reaksi terjadi lebih cepat, tetapi tanpa bekerja secara aktif dan tanpa mengikat pada reagen (O dan O2) atau produk (O3).

Langkah 3 dan 4 menunjukkan bagaimana ozon dapat terdegradasi dengan berbagai cara:

3. Konsumsi ozon I

Ozon yang terbentuk pada tahap produksi kemudian didegradasi lagi menjadi molekul O dan O2 melalui aksi radiasi matahari (bila terdapat panjang gelombang mulai dari 400 nanometer hingga 600 nanometer).

4. Konsumsi ozon II

Cara lain degradasi ozon (O3) adalah dengan bereaksi dengan atom oksigen bebas (O). Dengan cara ini, semua atom oksigen ini akan bergabung kembali, menghasilkan dua molekul oksigen (O2) sebagai produk.

Tapi kemudian, jika ozon diproduksi dan terdegradasi, apa yang menjaga lapisan ozon? Untuk menjawab pertanyaan ini, kita harus mempertimbangkan dua faktor penting: laju produksi / penghancuran molekul (kecepatan mereka diproduksi dan dihancurkan), dan umur rata-rata mereka (waktu yang dibutuhkan untuk mengurangi konsentrasi suatu senyawa hingga setengahnya). konsentrasi awal).

Mengenai laju produksi / penghancuran molekul, ditemukan bahwa langkah 1 dan 4 lebih lambat daripada langkah 2 dan 3 proses. Namun, karena semuanya dimulai pada tahap fotolisis oksigen (tahap 1), kita dapat mengatakan bahwa konsentrasi ozon yang akan dihasilkan bergantung padanya. Ini kemudian menjelaskan mengapa konsentrasi O3 menurun pada ketinggian lebih dari 25 km dan pada ketinggian yang lebih rendah; pada ketinggian di atas 25 km, konsentrasi O2 menurun. Di lapisan atmosfer yang lebih rendah, panjang gelombang yang lebih panjang berlaku, yang memiliki lebih sedikit energi untuk memecah molekul oksigen, mengurangi laju fotolisisnya.

Terlepas dari penemuan besar langkah-langkah ini, jika kita hanya mempertimbangkan proses penghancuran ini, kita akan memperoleh nilai konsentrasi O3 dua kali lebih tinggi dari yang diamati dalam kenyataan. Hal ini tidak terjadi karena, selain langkah-langkah yang telah didemonstrasikan, terdapat juga siklus penipisan ozon yang tidak wajar yang disebabkan oleh Ozone Depleting Substances (SDOs): produk seperti halon, carbon tetrachloride (CTC), hydrochlorofluorocarbon (HCFC), klorofluorokarbon (CFC) dan metil bromida (CH3Br). Ketika mereka dilepaskan ke atmosfer, mereka bergerak ke stratosfer, di mana mereka terurai oleh radiasi UV, melepaskan atom bebas klorin, yang pada gilirannya memutus ikatan ozon, membentuk klorin monoksida dan gas oksigen. Klorin monoksida yang terbentuk akan bereaksi kembali dengan atom bebas oksigen,membentuk lebih banyak atom klor, yang akan bereaksi dengan oksigen dan seterusnya. Diperkirakan setiap atom klorin dapat menguraikan sekitar 100 ribu molekul ozon di stratosfer dan memiliki masa manfaat 75 tahun, tetapi telah terjadi pelepasan yang cukup untuk bereaksi selama hampir 100 tahun dengan ozon. Selain reaksi dengan hidrogen oksida (HOx) dan nitrogen oksida (NOx) yang juga bereaksi dengan O3 di stratosfer, merusaknya, berkontribusi pada degradasi lapisan ozon.Selain reaksi dengan hidrogen oksida (HOx) dan nitrogen oksida (NOx) yang juga bereaksi dengan O3 stratosfer, menghancurkannya, berkontribusi pada degradasi lapisan ozon.Selain reaksi dengan hidrogen oksida (HOx) dan nitrogen oksida (NOx) yang juga bereaksi dengan O3 di stratosfer, merusaknya, berkontribusi pada degradasi lapisan ozon.

Grafik di bawah ini menunjukkan sejarah konsumsi SDO di Brasil:

Di manakah zat perusak ozon dan bagaimana cara menghindarinya?

CFC

Klorofluorokarbon adalah senyawa hasil sintesis yang dibentuk oleh klorin, fluor, dan karbon, yang telah diterapkan secara luas dalam beberapa proses - yang utama tercantum di bawah ini:

• CFC-11: digunakan dalam pembuatan busa poliuretan sebagai zat pengembang, dalam aerosol dan obat-obatan sebagai propelan, dalam pendinginan domestik, komersial dan industri sebagai cairan;
• CFC-12: diterapkan dalam semua proses di mana CFC-11 digunakan dan juga dalam campuran dengan etilen oksida, sebagai pensteril;
• CFC-113: digunakan dalam elemen elektronik presisi, sebagai pelarut untuk pembersihan;
• CFC-114: digunakan dalam aerosol dan obat-obatan sebagai propelan;
• CFC-115: digunakan sebagai fluida dalam pendingin komersial.

Senyawa ini diperkirakan sekitar 15.000 kali lebih berbahaya bagi lapisan ozon dibandingkan CO2 (karbon dioksida).

Pada tahun 1985, Konvensi Wina untuk perlindungan lapisan ozon diratifikasi di 28 negara. Dengan janji kerjasama dalam penelitian, pemantauan dan produksi CFC, konvensi tersebut mempresentasikan gagasan menghadapi masalah lingkungan di tingkat global sebelum dampaknya dirasakan atau dibuktikan secara ilmiah. Karena alasan ini, Konvensi Wina dianggap sebagai salah satu contoh terbesar dari penerapan prinsip kehati-hatian dalam negosiasi internasional yang besar.

Pada tahun 1987, sekelompok 150 ilmuwan dari empat negara pergi ke Antartika dan memastikan bahwa konsentrasi klorin monoksida sekitar seratus kali lebih tinggi di wilayah itu daripada di tempat lain di planet ini. Kemudian, pada 16 September di tahun yang sama, Protokol Montreal menetapkan perlunya larangan bertahap terhadap CFC dan penggantiannya dengan gas yang tidak berbahaya bagi lapisan ozon. Berkat protokol ini, 16 September dianggap sebagai Hari Perlindungan Lapisan Ozon Sedunia.

Konvensi Wina untuk Perlindungan Lapisan Ozon dan Protokol Montreal diratifikasi di Brasil pada tanggal 19 Maret 1990, yang diundangkan di negara tersebut pada tanggal 6 Juni tahun yang sama, dengan Keputusan No. 99.280.

Di Brasil, penggunaan CFC dihentikan sepenuhnya pada tahun 2010, seperti yang ditunjukkan pada grafik di bawah ini:

HCFC

Hydrochlorofluorocarbons adalah zat buatan yang diimpor ke Brasil, awalnya dalam jumlah kecil. Namun, karena larangan CFC, penggunaan terus meningkat. Aplikasi utamanya adalah:

Sektor manufaktur

• HCFC-22: AC dan pendingin busa;
• HCFC-123: alat pemadam kebakaran;
• HCFC-141b: busa, pelarut dan aerosol;
• HCFC-142b: busa.

Sektor pelayanan

• HCFC-22: pendingin AC;
• HCFC-123: mesin pendingin ( chiller );
• HCFC-141b: pembersihan sirkuit listrik;
• Campuran HCFC: lemari es AC.

Menurut Kementerian Lingkungan Hidup (MMA), diperkirakan pada tahun 2040, konsumsi HCFC di Brasil akan dihapuskan. Grafik di bawah ini menunjukkan evolusi dalam penggunaan HCFC:

Metil bromida

Ini adalah senyawa organik terhalogenasi yang, di bawah tekanan, merupakan gas cair, dan mungkin memiliki asal alami atau sintetis. Metil bromida sangat beracun dan mematikan bagi makhluk hidup. Itu banyak digunakan dalam pertanian dan dalam perlindungan barang yang disimpan dan untuk desinfeksi deposit dan pabrik.

Brasil telah membekukan jumlah impor metil bromida sejak pertengahan 1990. Pada tahun 2005, negara tersebut mengurangi impor sebesar 30%.

Tabel di bawah ini menunjukkan jadwal yang ditetapkan oleh Brasil untuk penghapusan penggunaan metil bromida:

Menurut MMA, penggunaan metil bromida hanya diizinkan untuk perawatan karantina dan pra-pengiriman yang disediakan untuk impor dan ekspor.

Di bawah ini, grafik menunjukkan riwayat konsumsi metil bromida di Brasil:

Halon

Zat halon diproduksi dan diimpor secara artifisial oleh Brasil. Ini terdiri dari brom, klor atau fluor dan karbon. Zat ini banyak digunakan dalam alat pemadam untuk semua jenis api. Menurut Protokol Montreal, pada tahun 2002, impor halon yang mengacu pada rata-rata impor Brasil antara tahun 1995 dan 1997 akan diizinkan, berkurang 50% pada tahun 2005 dan, pada tahun 2010, impor tersebut akan dilarang sepenuhnya. Namun, Resolusi Conama No. 267, tanggal 14 Desember 2000 melangkah lebih jauh, melarang impor halon baru dari tahun 2001 dan seterusnya, hanya diperbolehkan untuk mengimpor halon yang telah dibuat ulang, karena mereka bukan bagian dari jadwal penghapusan protokol.

Halon-1211 dan halon-1301 terutama digunakan dalam pemusnahan kebakaran laut, navigasi udara, kapal minyak dan platform ekstraksi minyak, koleksi budaya dan seni, pembangkit listrik tenaga nuklir, selain penggunaan militer. Dalam kasus ini, penggunaan diizinkan karena efisiensinya dalam memadamkan api tanpa meninggalkan residu dan tanpa merusak sistem.

Menurut grafik di bawah ini, Brasil telah menghapus konsumsi halon.

Klorin

Klorin dilepaskan ke atmosfer dengan cara antropogenik (melalui aktivitas manusia), terutama melalui penggunaan CFC (klorofluorokarbon), yang telah kita lihat di atas. Mereka adalah senyawa sintetis berbentuk gas, banyak digunakan dalam pembuatan semprotan dan di lemari es dan freezer yang lebih tua.

Nitrogen oksida

Beberapa sumber emisi alam adalah transformasi mikroba dan pelepasan listrik di atmosfer (sinar). Mereka juga dihasilkan oleh sumber antropogenik. Yang utama adalah pembakaran bahan bakar fosil pada suhu tinggi. Oleh karena itu, emisi gas-gas ini terjadi di troposfer, yang merupakan lapisan atmosfer tempat kita tinggal, namun dengan mudah terbawa ke stratosfer melalui mekanisme konveksi, yang kemudian dapat mencapai lapisan ozon, menurunkannya.

Salah satu cara untuk menghindari emisi NO dan NO2 adalah penggunaan katalis. Katalis industri dan mobil memiliki fungsi untuk mempercepat reaksi kimia yang mengubah polutan menjadi produk yang kurang berbahaya bagi kesehatan manusia dan lingkungan, sebelum dilepaskan ke atmosfer.

Hidrogen oksida

Sumber utama HOx di stratosfer adalah pembentukan OH dari fotolisis ozon, yang menghasilkan atom oksigen tereksitasi, yang bereaksi dengan uap air.

Lubang lapisan ozon

Gambar: NASA

Pada tahun 1985, ditemukan adanya penurunan signifikan sekitar 50% di ozon stratosfer antara bulan September dan November, yang berhubungan dengan periode musim semi di belahan bumi selatan. Tanggung jawab tersebut dikaitkan dengan tindakan klorin dari CFC. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa proses tersebut telah terjadi sejak 1979.

Satu-satunya lubang di lapisan ozon terletak di atas Antartika - di tempat lain, yang terjadi adalah penurunan lapisan ozon secara perlahan dan bertahap.

Namun, saat ini ada kecenderungan besar pembalikan kerusakan lapisan ozon, karena langkah-langkah yang diadopsi dalam Protokol Montreal, sebagaimana diinformasikan oleh Program Pembangunan Perserikatan Bangsa-Bangsa (UNDP). Harapannya adalah, pada tahun 2050, lapisan tersebut akan dikembalikan ke tingkat sebelum tahun 1980.

Keingintahuan: mengapa hanya di Kutub Selatan?

Penjelasan untuk lubang yang hanya terjadi di Antartika dapat diberikan oleh kondisi khusus Kutub Selatan, seperti suhu rendah dan sistem sirkulasi atmosfer yang terisolasi.

Karena arus konveksi, massa udara bersirkulasi tanpa gangguan, tetapi di Antartika karena fakta bahwa musim dinginnya sangat parah, sirkulasi udara tidak terjadi, menghasilkan lingkaran konveksi terbatas pada daerah tersebut, yang disebut pusaran kutub atau pusaran.

Lihat juga video singkat yang diproduksi oleh National Institute for Space Research (Inpe) tentang degradasi lapisan ozon oleh CFC:

Original text

Contribute a better translation

---