Lapisan Ozon semakin Tipis? 

Oleh: Muhammad Arsyad

Guru Besar Fisika Ekosistem Karst di Jurusan Fisika FMIPA UNM Makassar 

TRIBUN-TIMUR.COM - Sejatinya, setiap 16 September diperingati sebagai Hari Ozon, atau hari Ozon Internasional.  

Tulisan dan kegiatan ini sebagai simbol untuk meningkatkan kesadaran dan mendorong upaya global dalam melindungi lapisan ozon bumi.

Tanggal ini merujuk pada adopsi Protokol Montreal pada tahun 1987, sebuah perjanjian internasional yang bertujuan mengurangi zat-zat perusak ozon (ODS) seperti clorofluorocarbon (CFC).

Perlindungan lapisan ozon sangat penting karena berfungsi menyaring sebagian besar radiasi ultraviolet berbahaya dari matahari, menjaga kehidupan di Bumi.  

Peringatan Hari Ozon Sedunia sejatinya nanti ada setelah PBB pada tahun 1994 meminta untuk dirayakan setiap 16 September.

Penyebab menipisnya lapisan ozon di antaranya yaitu terlepasnya zat CFC  di udara yang terdapat pada pendingin kulkas, AC, aerosol, dan patut diduga adalah sistem pertanian yang dikembangkan di Asia Tenggara.

Menipisnya lapisan ini dapat menyebabkan pemanasan global yang ditandai dengan meningkatnya suhu di Bumi.

Penemuan lubang ozon pada 1985 mengarah pada Protokol Montreal, sebuah perjanjian internasional yang bertujuan menghentikan produksi zat perusak ozon.  

Lapisan ozon adalah lapisan di atmosfer pada ketinggian 20−35 km di atas permukaan Bumi yang mengandung molekul-molekul ozon.

Konsentrasi ozon di lapisan ini mencapai 10 ppm dan terbentuk akibat pengaruh sinar ultraviolet Matahari terhadap molekul-molekul oksigen.

Peristiwa ini telah terjadi sejak berjuta-juta tahun yang lalu, tetapi campuran molekul-molekul nitrogen yang muncul di atmosfer menjaga konsentrasi ozon relatif stabil.

Penipisan lapisan ozon ini menciptakan "lubang ozon," yang memungkinkan lebih banyak radiasi ultraviolet berbahaya masuk ke permukaan Bumi.

Letusan gunung berapi yang besar telah terbukti memiliki efek penipisan-ozon yang substansial walaupun tidak merata, seperti yang diamati (misalnya) dengan letusan Gunung Pinatubo di Filipina tahun 1991. 

Penipisan ozon juga menjelaskan banyak pengurangan yang diamati pada suhu troposfer dan stratosfer atas.

Sumber kehangatan stratosfer adalah penyerapan radiasi UV oleh ozon, sehingga penipisan ozon menyebabkan pendinginan.

Beberapa pendinginan stratosfer juga diprediksi dari kenaikan gas rumah kaca seperti CO2 dan CFC sendiri; namun pendinginan yang disebabkan ozon tampaknya mendominasi.

Lapisan ozon ditemukan oleh fisikawan Prancis Charles Fabry (1913) Sifat-sifatnya dieksplorasi secara rinci oleh ahli meteorologi Inggris G. M. B. Dobson, yang mengembangkan spektrofotometer sederhana (dapat digunakan untuk mengukur ozon stratosfer dari tanah, antara tahun 1928 sampai 1958, Dobson mendirikan jaringan stasiun pemantauan ozon di seluruh dunia, yang terus beroperasi sampai hari ini.  

Orang-orang fsisika sangat akrab dengan pengukuran, sehingga berdasarkan hukum Wien, maka  sinar matahari menunjukkan bahwa radiasi yang dikirim keluar dari permukaannya dan mencapai tanah di Bumi biasanya sesuai dengan spektrum benda hitam dengan suhu di kisaran 5.500-6.000 K (1 K= 273 °C), kecuali bahwa tidak ada radiasi di bawah panjang gelombang sekitar 310 nm pada akhir spektrum ultraviolet.

Disimpulkan bahwa radiasi yang hilang diserap oleh sesuatu di atmosfer. Akhirnya spektrum radiasi yang hilang hanya cocok untuk satu kimiawi, yakni ozon.   

Lapisan ozon menyerap 97- 99 persen frekuensi menengah sinar ultraviolet Matahari (panjang gelombang dari sekitar 200 nm hingga 315 nm), yang sebaliknya berpotensi merusak kehidupan yang terpapar di dekat permukaan.

Mekanisme fotokimia yang memunculkan lapisan ozon ditemukan oleh fisikawan Inggris Sydney Chapman pada tahun 1930.

Ozon di stratosfer bumi tercipta dari sinar ultraviolet tepat mengenai molekul oksigen yang mengandung dua atom oksigen (O2), membelahnya menjadi atom oksigen tunggal (oksigen atomik). Oksigen atomik kemudian digabungkan dengan O2 yang tidak terputus untuk menghasilkan ozon, dengan simbol kimia O3.

Molekul ozon tidak stabil (walaupun, di stratosfer, berumur panjang) dan ketika sinar ultraviolet menyentuh ozon, ia terbagi menjadi molekul O2 dan atom oksigen tunggal, sebuah proses berlanjut yang disebut Siklus ozon-oksigen. 

Sekitar 90 persen ozon di atmosfer terkandung dalam stratosfer. Konsentrasi ozon paling besar antara sekitar 20−40 km, di mana mereka berkisar dari sekitar 2 sampai 8 bagian per juta. Jika semua ozon dikompresi ke tekanan udara di permukaan laut, lapisan ozon akan menjadi hanya setebal 3 mm.

Meskipun konsentrasi ozon di lapisan ozon sangat kecil, ia sangat penting untuk kehidupan karena menyerap radiasi ultraviolet (UV) yang berbahaya secara biologis, yang berasal dari matahari.

UV sangat pendek atau UV vakum (10–100 nm) disaring keluar oleh nitrogen. Radiasi UV yang mampu menembus nitrogen dibagi menjadi tiga kategori, berdasarkan panjang gelombangnya; Ia disebut sebagai UV-A (400–315 nm), UV-B (315–280 nm), dan UV-C (280–100 nm).

UV-C inilah yang sangat berbahaya bagi semua makhluk hidup, sepenuhnya disaring dengan kombinasi dioksigen (< 200> sekitar 200 nm) pada ketinggian sekitar 35 km. Radiasi UV-B bisa berbahaya bagi kulit dan merupakan penyebab utama terbakarnya kulit oleh sinar matahari.

Paparan berlebihan juga bisa menyebabkan katarak, penekanan sistem kekebalan tubuh, dan kerusakan genetik, sehingga menimbulkan masalah seperti kanker kulit.

Lapisan ozon (yang menyerap dari sekitar 200 nm hingga 310 nm dengan penyerapan maksimal sekitar 250 nm) sangat efektif dalam menyaring UV-B; Untuk radiasi dengan panjang gelombang 290 nm, intensitas di puncak atmosfer adalah 350 juta kali lebih kuat daripada di permukaan bumi.

Meskipun demikian, beberapa UV-B, terutama pada panjang gelombang terpanjang, mencapai permukaan, dan menjadi bahan penting untuk produksi vitamin D kulit.

Ozon transparan untuk kebanyakan UV-A, sehingga sebagian besar radiasi UV panjang gelombang ini mencapai permukaan, dan ini merupakan sebagian besar UV yang sampai ke Bumi.

Jenis radiasi UV ini secara signifikan kurang berbahaya bagi DNA, walaupun mungkin berpotensi menyebabkan kerusakan fisik, penuaan dini pada kulit, kerusakan genetik tidak langsung, dan kanker kulit. 

Penurunan ozon yang paling banyak terjadi di stratosfer bawah. Namun, lubang ozon paling sering diukur bukan dalam hal konsentrasi ozon pada tingkat ini, namun dengan pengurangan total kolom ozon di atas satu titik di permukaan bumi, yaitu biasanya dinyatakan dalam satuan Dobson unit (atau DU).

Penurunan yang ditandai pada kolom ozon di Antartika pada musim semi dan awal musim panas dibandingkan dengan awal tahun 1970-an dan sebelumnya telah diamati dengan menggunakan instrumen seperti  Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS).

Reaksi yang terjadi pada awan stratosferik kutub (PSC) memainkan peran penting dalam meningkatkan penipisan ozon. PSC terbentuk lebih mudah dalam musim dingin yang ekstrem di Arktik dan Antartika.

Inilah sebabnya mengapa lubang ozon terbentuk pertama kali, dan lebih dalam lagi, di atas Antartika. Model awal gagal memperhitungkan PSC dan memperkirakan penipisan global secara bertahap, itulah sebabnya mengapa lubang ozon Antartika mendadak mengejutkan ilmuwan.

Sebuah studi baru yang dipimpin MIT mengonfirmasi bahwa lapisan ozon Antartika sedang pulih, sebagai hasil langsung dari upaya global untuk mengurangi zat-zat perusak ozon.

Para ilmuwan, termasuk tim MIT, telah mengamati  tanda-tanda pemulihan ozon di masa lalu. Namun, studi baru ini merupakan yang pertama menunjukkan, dengan tingkat keyakinan statistik yang tinggi, bahwa pemulihan ini terutama disebabkan oleh berkurangnya zat perusak ozon, alih-alih pengaruh lain seperti variabilitas cuaca alami atau peningkatan emisi gas rumah kaca ke stratosfer.

Pengurangan hingga 70 persen di kolom ozon teramati di Australia (belahan bumi selatan) musim semi di Antartika dan pertama kali dilaporkan pada tahun 1985 terus berlanjut.

Sejak tahun 1990-an, kolom ozon Antartika pada bulan September dan Oktober terus menjadi 40-50 persen lebih rendah dari nilai lubang pra-ozon.

Tren bertahap menuju "penyembuhan" dilaporkan terjadi tahun 2016. Di Arktik, jumlah yang hilang lebih bervariasi dari tahun ke tahun daripada di Antartika. Penurunan terbesar Arktik, hingga 30 persen, berada di musim dingin dan musim semi, ketika stratosfer paling dingin.

Di garis lintang tengah, lebih tepat bila berbicara tentang penipisan ozon daripada lubang.

Total kolom ozon turun menjadi sekitar enam persen di bawah nilai pra-1980 antara tahun 1980 dan 1996 untuk garis lintang pertengahan 35–60°N dan 35–60°S.

Di garis lintang utara, kemudian meningkat dari nilai minimum sekitar 2?ri tahun 1996 sampai 2009 karena peraturan mulai berlaku dan jumlah klorin di stratosfer menurun. Di garis lintang pertengahan Belahan Selatan, ozon total tetap konstan selama periode tersebut.

Di daerah tropis, tidak ada tren yang signifikan, terutama karena senyawa yang mengandung halogen belum sempat dipecah dan melepaskan atom klor dan brom pada garis lintang tropis.  

Prediksi tingkat ozon tetap sulit, tetapi ketepatan prediksi model dari nilai yang diamati dan kesepakatan di antara teknik pemodelan yang berbeda telah meningkat dengan mantap. Laporan Penelitian dan Pemantauan Ozon Meteorologi Dunia—Laporan No. 44 keluar dengan kuat mendukung Protokol Montreal, tetapi mencatat bahwa Penilaian UNEP 1994 memperkirakan kehilangan ozon untuk periode 1994-1997.

Ada banyak bukti kualitatif yang menunjukkan bahwa lubang ozon Antartika semakin membaik. Ini benar-benar studi pertama yang mengukur keyakinan terhadap pemulihan lubang ozon.

Pada tahun 2016, Susan Solomon seorang, Profesor Studi Lingkungan dan Kimia di Lee dan Geraldine Martin memberikan kesimpulannya, dengan keyakinan 95 persen setelah  memimpin sebuah studi yang melaporkan tanda-tanda utama pemulihan ozon. Lubang ozon tampaknya menyusut setiap tahun, terutama pada bulan September, waktu di mana lubang tersebut terbuka.

Namun, observasi ini bersifat kualitatif. Studi tersebut menunjukkan ketidakpastian yang besar mengenai seberapa besar pemulihan ini disebabkan oleh upaya bersama untuk mengurangi zat-zat perusak ozon, atau apakah penyusutan lubang ozon merupakan akibat dari "faktor pemaksaan" lain, seperti variabilitas cuaca tahunan akibat El Niño, La Niña, dan pusaran kutub.

Para peneliti yakin, bahwa kira-kira pada tahun 2035, kita mungkin akan melihat tahun di mana tidak ada lagi penipisan lubang ozon di Antartika dan ini  akan sangat menggembirakan bagi pemerhati dan pengamat lingkuangan.

Suatu saat beberapa dari Anda akan menyaksikan lubang ozon menghilang sepenuhnya dalam hidup Anda. Dan itu sudah terjadi." Wallahu a’lm bishawab.-