Pengantar Ilmu Lingkungan

PENGANTAR ILMU LINGKUNGAN
Ilmu lingkungan          : studi yang berkaitan dengan tanah, udara, air dan kehidupan di dalamnya
serta dampak dari teknologi
Ilmu lingkungan                    ekologi
                                                                                                kimia toksikologi
                                                 kimia lingkungan
Ekologi                        : studi mengenai faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi organisme
dan bagaimana organisme berinteraksi dengan faktor-faktor tersebut dan
dengan satu sama lain.
Kimia lingkungan        : studi yang berkaitan dengan sumber reaksi,transport, pengaruh secara
fisik (bau dll) dan pengaruh terhadap makhluk hidup (bahaya keracunan,
dll) dari spesies-spesies kimia dalam air, tanah, udara
dan kehidupan di dalamnya serta dampak dari teknologi.
Toksikologi kimia        : kimia yang berkaitan dengan senyawa toksik dan bagaimana
hubungannya dengan biologi dan kehidupan organisme
Atmosfer         : kumpulan gas di udara yang mengelilingi bumi dan tidak diketahui batasnya.
Atmosfer terdiri dari sistem gas komplek dan partikel tersuspensi yang bereaksi dengan banyak cara sseperti fluida. Banyak unsur pokok dari atmosfer diperoleh dari bumi melalui reaksi kimia dan biokimia.
atmosfer                                 higrosfer

                                    antrosfer

            geosfer                                    biosfer
Hidrosfer         : air yang berada di bumi.
Air dalam tanah tersimpan dalam tempat yang berbeda, meliputi atmosfer laut, danau, sungai, gletser, salju dan air tanah.
Air berpindah dari satu tempat ke tempat lain dengan cara evaporasi, kondensasi, presipitasi (hujan), deposisi runoff (mengalir), infiltrasi (terserap tanah), sublimasi, transpirasi dan aliran air tanah.
Geosfer           : padatan yg sebagian terdiri dari senyawa anorganik (batu, mineral dan elemen).
Biosfer                       : zona di bumi dimana ada kehidupan.
Biosfer terdiri dari semua kehidupan flora dan fauna.
Daerah ini ditandai dengan adanya banyak kehidupan, keanekaragaman dan pemikiran yang kompleks.
Siklus unsur dalam biosfer tidak hanya melibatkan reaksi metabolisme organisme tetapi juga banyak reaksi senyawa abiotik.
Antrosfer         : aktivitas manusia dengan perkembangan teknologi.

ATMOSFER

Atmosfer         : kumpulan gas di udara yang mengelilingi bumi dan tidak diketahui batasnya.
Atmosfer terdiri dari sistem gas komplek dan partikel tersuspensi yang bereaksi dengan banyak cara sseperti fluida. Banyak unsur pokok dari atmosfer diperoleh dari bumi melalui reaksi kimia dan biokimia.
Kegunaan atmosfer :

1. Sebagai selimut pelindung (protective blanket)

Batas maksimum energi matahari yang terserap bumi adalah 40% dari keseluruhan energi matahari.

1. Sumber CO₂ untuk fotosintesis tanaman
2. Sumber O₂ untuk respirasi manusia dan binatang
3. Sumber N₂ untuk aktifitas bakteri ( N fixing bacteria)
4. Bagian paling dasar untuk siklus hidrologi

Sayangnya oleh makhluk hidup dengan segala aktifitasnya, atmosfer dijadikan sebagai tempat sampah (dumping ground).
Stratifikasi atmosfer :
Dari atas permukaan laut, makin tinggi maka suhu makin turun ±15 °C. Batas kenaikan suhu tersebut adalah pada lapisan troposfer. Pada ketinggian tertentu, suhu bisa naik dan turun lagi pada ketinggian tertentu pula.
Konversi satuan tekanan :

1. 1 atm (atmosphere) = 1.01325 bar
2. 1 kbar = 1000 bar = 1,000,000 milibar (mb) = 100,000 kPa = 1,000,000,000 dyn/cm² = 100 MPa = 0.1 GPa
3. 1 bar = 100 kPa = 1,000,000 dyn/cm² = 0.987 atm = 14.5038 psi = 29.53 inHg = 750.06 torr
4. 1 dbar = 0.1 bar = 10 kPa = 100,000 dyn/cm²
5. 1 cbar = 0.01 bar = 1 kPa
6. 1 mb = 0.001 bar = 0.1 kPa = 1 hPa (hectopascal) = 1,000 dyn/cm²

Aktifitas di atmosfer :

1. Lapisan troposfer dipanaskan dari bumi, fungsi lapisan ini sama dengan fungsi atmosfer.
2. Lapisan stratosfer (ozon layer)

Sifat ozon adalah oksidator terhadap zat-zat tertentu (bersifat merusak) sehingga tidak berada di lapisan troposfer.
Ozon dapat sebagai disinfektan kulit untuk membunuh bakteri, jamur, virus ataupun bahan karsinogenik (yang dapat menstimulasi kanker).
Ozon memperbaiki sirkulasi darah ke jaringan dan mempercepat epitelialisasi (pertumbuhan sel kulit) juga memperbaiki supply oksigen ke jaringan yang dapat mengikat radikal bebas untuk mencegah penuaan.
Keseimbangan terjadi antara energi yang diterima bumi dengan energi yang diradiasikan ke udara.
Keterangan :

1. Incoming radiation ±100%
2. Diserap atmosfer ±23%
3. Dipantulkan atmosfer ±25%
4. Diserap bumi ±48%
5. Dipantulkan bumi ±4%
6. Outgoing radiation ±6%

Energi matahari bereaksi dengan senyawa kimia yang ada di atmosfer
hν

1. A + B è C

hν

1. AB è .A + .B                  (radikal)

Pada siang hari tanah akan menyerap energi matahari, kemudian pada malam hari akan melepaskan energi. Pada malam hari yang dilepaskan (outgoing) adalah radiasi inframerah. Imbal balik dari radiasi inframerah antara bumi dengan atmosfer menjaga permukaan bumi 33 kali lebih hangat daripada di luar atmosfer.
Di atmosfer terdapat green house gasses, yang dapat terbentuk secara natural di alam, yaitu H₂O dan CO₂.

1. H₂O penyerapannya  pada 7-8.5 cm^-1 dan 11-14 cm^-1
2. CO₂ penyerapannya  pada 12-16.3 cm^-1
3. Daerah 8.5-11 cm^-1 tidak terserap è daerah outgoing
4. H₂O dan CO₂ berinteraksi dengan inframerah menghasilkan energi

EFEK RUMAH KACA & GLOBAL WARMING

EFEK RUMAH KACA
Ilmuwan Perancis, Jean-Baptiste Joseph Fourier (1768-1830) pada tahun 1820 mengajukan proposal tentang “un effet de verre“, efek rumah kaca (greenhouse effect).  Greenhouse effect  merupakan salah satu fenomena alam dan telah terjadi sejak bumi diciptakan. Penyebab greenhouse effect adalah aktivitas greenhouse gasses. Greenhouse gasses menyerap sebagian energi yang dipantulkan oleh bumi. Akibat adanya penyerapan energi tersebut akan menyebabkan bumi memiliki temperatur yang lebih panas.

Greenhouse gasses antara lain : CO₂, N₂O dan gas lainnya seperti metana yang terbentuk secara alamiah. Uap air (H₂O) di udara juga termasuk salah satu contributor greenhouse effect. Beberapa gas lainnya berasal dari emisi alam dan emisi makhluk hidup. Tanpa greenhouse gases, iklim di bumi akan lebih dingin 60° F daripada sekarang.
                        N
                        O
                        CO₂ sedikit, numun jumlahnya dapat bertambah akibat aktivitas manusia
                        H₂O ditropis banyak, subtropis sedikit
                        CH₄ jumlahnya bertambah dari bahan bakar fosil, dekomposisi sampah organik
                        N₂O jumlahnya bertambah dari kegiatan pertanian
                        Ozon


            sedikit
Gas sintesis berbahan dasar metana, antara lain :

1. HFCs hydrofluorocarbons
2. PFCs perfluorocarbons
3. SF₆ hexafluoride
4. CFC

Greenhouse juga dapat dibuat oleh manusia, yang biasa disebut dengan small glasshouse. Glasshouse dibuat dari kaca SiO₂. Glasshouse digunakan untuk bercocok tanam. Glasshouse sangat bermanfaat khususnya di musim dingin. Glasshouse bekerja dengan menjebak panas sinar matahari. Sinar matahari dapat masuk namun setelah masuk akan ditahan agar tidak semua panas terlepas.


GLOBAL WARMING
Pemanasan global (global warming) merupakan kenaikan suhu di permukaan bumi secara bertahap yang disebabkan oleh greenhouse effect. Keadaan ini dapat memicu terjadinya perubahan iklim.
Faktor-faktor yang mempengaruhi iklim antara lain :

1. Suhu udara
2. Kecepatan angin
3. Arah angin
4. Kelembaban udara
5. Curah hujan

Adanya greenhouse effect akan mempengaruhi faktor-faktor tersebut. Jika greenhouse effect kuat maka panas bumi menjadi lebih tinggi dari biasanya dan akan menimbulkan masalah bagi manusia, tanaman dan hewan.
Global warming potensial (GWP).
Adalah kemampuan untuk menyerap panas. Tiap gas mempunyai kemampuan yang berbeda-beda dalam menyerap panas. Misalnya :

1. CH₄ mampu menyerap panas 21x lebih kuat daripada CO₂
2. N₂O menyerap panas 270x lebih kuat daripada CO₂

GWP dihitung dalam unit Millions of MetricTons of Carbon Equivalents (MMTCE)
Keterangan :
a          : instantaneous radioactive forcing
c          : konsentrasi gas
0 – n    : jumlah tahun

Tabel GWP

Gas	GWP
CO2	1
CH4	21
N2O	310
HCFC-22	11.700
SF6	23.900

Akibat global warming :

1. Mempengaruhi kesehatan, munculnya penyakit seperti DBD, chikungunya, dsb.
2. Mempengaruhi lingkungan, perubahan iklim
3. Mempengaruhi perilaku social dan ekonomi

Kyoto Protocol, adalah sebuah amandemen terhadap Konvensi Rangka Kerja PBB tentang Perubahan Iklim (UNFCCC), sebuah persetujuan internasional mengenai pemanasan global. Negara-negara yang meratifikasi protokol ini berkomitmen untuk mengurangi emisi/pengeluaran karbon dioksida dan lima gas rumah kaca lainnya, atau bekerja sama dalam perdagangan emisi jika mereka menjaga jumlah atau menambah emisi gas-gas tersebut, yang telah dikaitkan dengan pemanasan global.
OZON

molekul
ü  UV A (320 – 400 nm), merupakan stimulan pembentuk vit. D yang diperlukan manusia, namun bila terlalu banyak dapat menyebabkan kulit keriput
ü  UV B (280 – 320 nm), berbahaya bagi makhluk hidup è diserap ozon
ü  UV C (200 – 280 nm), berbahaya bagi makhluk hidup è diserap ozon

Ozon :
ü  senyawa kimia yang terdiri dari 3 buah atom O.
ü  berupa gas yang tidak berwarna.
ü  akan menjadi reaktif apabila diberi tambahan 1 atau lebih atom O.
ü  tidak berbau pada konsentrasi rendah
ü  di stratosfer terbentuk secara alamiah
ü  lapisan ozon di stratosfer tebalnya 15-40 km di atas permukaan laut
Natural Cycle Reaction in Stratosfer

ü  Terjadi interaksi UV dan ozon (O₃) yaitu distruksi dan konstruksi.
ü  Jumlah ozon relatif konstan (jumlah ozon yang diproduksi sama dengan jumlah ozon yang dirusak) pada lapisan stratosfer yang tidak terpolusi.

Ozon : good or bad ?

1. Ozon dapat menyaring sinar UV
2. Ozon dapat menyerap energi
3. Ozon mencegah sinar matahari sampai ke bumi
4. Ozon membantu menjaga kelangsungan kehidupan di bumi
5. Ozon di lapisan troposfer dapat bersifat oksidator è reaktif

Senyawa perusak ozon antara lain N₂, H₂, Cl.
Banyaknya ozon dihitung dengan satuan Dobson Unit (DU).
1 mm = 100 DU
1 DU = 27 x 10⁶ molekul/cm²
Jika ozon dimampatkan pada suhu 0 °C dan tekanan 1 atm ternyata memiliki ketebalan 3 mm.
Jumlah ozon dapat berkurang karena adanya bahan Ozon Depletion Substancies (ODS) pada lapisan stratosfer.
Bahan ODS :

1. Freon/CFC: diklorodifluorometana

ü Inert
ü Tidak berbau
ü Tidak toksik

Mekanisme reaksi peruraian O₃ oleh freon :

1. Pelepasan freon ke udara
2. Freon naik ke ozon layer
3. UV melepaskan Cl dari freon
4. Cl merusak O₃
5. O₃ berkurang UV bertambah

Sinar UV yang terpakai akan lewat karena O3 sudah bereaksi dengan Cl dari freon

1. HCFC
2. Halon (halogen)
3. Methyl bromida
4. Karbon tetrachloride
5. Methyl chloroform

O₃ juga dapat berkurang akibat asap pabrik, asap kendaraan, asap pembakaran sampah organik.
Protokol Montreal adalah traktat internasional yang dirancang untuk melindungi lapisan ozon dengan meniadakan produksi sejumlah zat yang diyakini bertanggung jawab atas berkurangnya lapisan ozon. Traktat ini terbuka untuk ditandatangani pada 16 September 1987 dan berlaku sejak 1 Januari 1989. Dikarenakan tingkat penerapan dan implementasinya yang luas, traktat ini dianggap sebagai contoh kesuksesan kerjasama internasional. Traktat ini difokuskan pada beberapa kelompok senyawa hidrokarbon halogen yang diyakini memainkan peranan penting dalam pengikisan lapisan ozon. Semua zat tersebut memiliki klorin atau bromin (zat yang hanya memiliki fluorin saja tidak berbahaya bagi lapisan ozon).

• Tweet
• Share
• Share
• Share
• Share