Ozon

Kepentingan Lapisan Ozon

Ozon tertumpu di bawah stratosfer di antara 15 dan 30 km di atas permukaan bumi yang dikenal sebagai 'lapisan ozon'. Ozon dihasilkan dengan pelbagai persenyawaan kimia, tetapi mekanisme utama penghasilan dan perpindahan dalam atmosfer adalah penyerapan tenaga sinar ultraviolet (UV) dari matahari.
Ozon (O₃) dihasilkan apabila O₂ menyerap sinar ultraviolet pada jarak gelombang 242 nanometer dan disingkirkan dengan fotosintesis dari sinar bagi jarak gelombang yang besar dari 290 nm. O₃ juga merupakan penyerap utama sinar UV antara 200 dan 330 nm. Penggabungan proses-proses ini efektif dalam meneruskan kekonstanan bilangan ozon dalam lapisan dan penyerapan 90% sinar UV.

Sifat ozon

Ozon amat mengkakis dan dipercayai sebagai bahan beracun dan bahan cemar biasa. Ozon mempunyai bau yang tajam, menusuk hidung. Ozon juga terbentuk pada kadar rendah dalam udara akibat arus listrik seperti kilat, dan oleh tenaga tinggi seperti radiasi eletromagnetik.
UV dikaitkan dengan pembentukan kanker kulit dan kerusakan genetik. Peningkatan tingkat uv juga mempunyai dampak kurang baik terhadap sistem imunisasi hewan, organisme akuatik dalam rantai makanan, tumbuhan dan tanaman. Penyerapan sinar UV berbahaya oleh ozon stratosfer amat penting untuk seluruh bumi.

Ozon di muka bumi

Ozon di muka bumi terbentuk oleh sinar ultraviolet yang menguraikan molekul O₃ membentuk unsur oksigen. Unsur oksigen ini bergabung dengan molekul yang tidak terurai dan membentuk O₃. Kadangkala unsur oksigen akan bergabung dengan N₂ untuk membentuk nitrogen oksida; yang apabila bercampur dengan cahaya mampu membentuk ozon.

Lapisan ozon

Ozon adalah salah satu gas yang membentuk atmosfer. Molekul oksigen (O2) yang dengannya kita bernapas membentuk hampir 20% atmosfer. Pembentukan ozon (O3), molekul triatom oksigen kurang banyak dalam atmosfer di mana kandungannya hanya 1/3.000.000 gas atmosfer.

Kepentingan ozon

Ozon tertumpu di bawah stratosfer di antara 15 dan 30 km di atas permukaan bumi yang dikenal sebagai 'lapisan ozon'. Ozon terhasil dengan berbagai percampuran kimiawi, tetapi mekanisme utama penghasilan dan perpindahan dalam atmosfer adalah penyerapan tenaga sinar ultraviolet (UV) dari matahari.
Ozon (O₃) dihasilkan apabila O₂ menyerap sinar UV pada jarak gelombang 242 nanometer dan disingkirkan dengan fotosintesis dari sinar bagi jarak gelombang yang besar dari 290 nm. O₃ juga merupakan penyerap utama sinar UV antara 200 dan 330 nm. Penggabungan proses-proses ini efektif dalam meneruskan ketetapan bilangan ozon dalam lapisan dan penyerapan 90% sinar UV.
UV dikaitkan dengan pembentukan kanker kulit dan kerusakan genetik. Peningkatan tingkat UV juga mempunyai dampak kurang baik terhadap sistem imunisasi hewan, organisme akuatik dalam rantai makanan, tumbuhan dan tanaman.
Penyerapan sinaran UV berbahaya oleh ozon stratosfer amat penting untuk semua hidupan di bumi.

Keseimbangan ozon

Jumlah ozon dalam atmosfer berubah menurut lokasi geografi dan musim. Ozon ditentukan dalam satuan Dobson (Du) di mana, sebagai contoh, 300 Du setara dengan 3 mm tebal lapisan ozon yang tulen jika dimampatkan ke tekanan permukaan laut.
Sebagian besar ozon stratosfer dihasilkan di kawasan tropis dan diangkut ke ketinggian yang tinggi dengan skala-besar putaran atmosfer semasa musim salju hingga musim semi. Umumnya kawasan tropis memiliki ozon yang rendah.

Ancaman dari klorofluorokarbon (CFC)

Ancaman yang diketahui terhadap keseimbangan ozon adalah kloroflorokarbon (CFC) buatan manusia yang meningkatkan kadar penipisan ozon menyebabkan kemerosotan berangsur-angsur dalam tingkat ozon global.
CFC digunakan oleh masyarakat modern dengan cara yang tidak terkira banyaknya, dalam kulkas, bahan dorong dalam penyembur, pembuatan busa dan bahan pelarut terutama bagi kilang-kilang elektronik.
Masa hidup CFC berarti 1 molekul yang dibebaskan hari ini bisa ada 50 hingga 100 tahun dalam atmosfer sebelum dihapuskan.
Dalam waktu kira-kira 5 tahun, CFC bergerak naik dengan perlahan ke dalam stratosfer (10 – 50 km). Di atas lapisan ozon utama, pertengahan julat ketinggian 20 – 25 km, kurang sinar UV diserap oleh ozon. Molekul CFC terurai setelah bercampur dengan UV, dan membebaskan atom klorin. Atom klorin ini juga berupaya untuk memusnahkan ozon dan menghasilkan lubang ozon.

Lubang Ozon

Lubang ozon di Antartika disebabkan oleh penipisan lapisan ozon antara ketinggian tertentu seluruh Antartika pada musim semi. Pembentukan 'lubang' tersebut terjadi setiap bulan September dan pulih ke keadaan normal pada lewat musin semi atau awal musim panas.
Dalam bulan Oktober 1987, 1989, 1990 dan 1991, lubang ozon yang luas telah dilacak di seluruh Antartika dengan kenaikan 60% pengurangan ozon berbanding dengan permukaan lubang pra-ozon. Pada bulan Oktober 1991, permukaan terendah atmosfer ozon yang pernah dicatat telah terjadi di seluruh Antartika.

Kemerosotan ozon global

Pengukuran latar dan satelit menunjukkan pengurangan signifikan terhadap jumlah kolom ozon pada musim dingin dan panas bagi kedua hemisfer utara dan selatan pada garis lintang tengah dan tinggi. Didapati aliran ke bawah ini pada tahun 1980 agak besar bila dibandingkan dengan tahun 1970. Tiada statistik aliran signifikan dapat ditentukan bagi kawasan tropika semasa tahun 1980. Dengan kemajuan komputer model bagi pemusnahan stratosfer ozon dapat menjelaskan pemerhatian aliran jumlah ozon di ketinggian pertengahan pada musim panas, tetapi hanya sebagian darinya pada musin sejuk. Ini bermakna pada masa depan perubahan global ozon belum bisa diramalkan lagi.

Satelit

Penggunaan satelit mengelilingi kutub seperti Satelit NASA Nimbus7 yang membawa peralatan "Total Ozone Mapping Spectrometer" (TOMS) telah merevolusikan pemantauan ozon sejak 20 tahun yang lalu. Kedudukan yang baik di atas cakrawala dan kemampuan setiap satelit untuk perjalanan mendatar seluruh dunia, menyediakan liputan yang lebih baik dari stasiun darat. Ini sangat tinggi nilainya untuk menentukan aliran global. Ketepatan sensor satelit menggunakan prinsip yang sama dengan spektrofotometer Dobson.

Spektrofotometer Dobson

Spektrofotometer pertama diciptakan pada tahun 1920 oleh Gordon Dobson untuk mengukur jumlah ozon. Kini terdapat kurang lebih 80 jenis alat ini untuk digunakan di seluruh dunia dalam mengukur jumlah ozon. Spektrofotometer Dobson mengukur ozon dengan membandingkan jumlah penyinaran pada jarak dua UV. Satu jarak gelombang terlacak kuat dengan ozon manakala yang satu lagi tidak. Perbedaan antara jumlah dua sinar secara langsung berhubungan dengan jumlah ozon.

Ozon sonde

Ozon sonde adalah sel elektrokimia dan penghantar radio yang dilekatkan kepada balon yang berisi gas hidrogen yang dapat mencapai ketinggian kira-kira 35 km. Udara dimasukkan ke dalam sel kecil dengan pompa. Pelarut dalam sel bercampur dengan ozon, menghasilkan arus eletrik yang berkadar sama dengan jumlah ozon. Isyarat dari sel diubah atas kode dan diantarkan melalui radio kepada penerima stasiun. Dari pelepasan balon hingga kegagalan, lazimnya kira-kira 35 km, sonde ini menyediakan taburan menegak ozon.
Lubang ozon di Antartika disebabkan oleh penipisan lapisan ozon antara ketinggian tertentu seluruh Antartika pada musim semi. Pembentukan 'lubang' tersebut terjadi setiap bulan September dan pulih ke keadaan normal pada lewat musin semi atau awal musim panas.
Dalam bulan Oktober 1987, 1989, 1990 dan 1991, lubang ozon yang luas telah dilacak di seluruh Antartika dengan kenaikan 60% pengurangan ozon berbanding dengan permukaan lubang pra-ozon. Pada bulan Oktober 1991, permukaan terendah atmosfer ozon yang pernah dicatat telah terjadi di seluruh Antartika.

Tindakan dunia

Dalam tahun 1975, dikhawatirkan aktivitas manusia akan mengancam lapisan ozon. Oleh itu atas permintaan "United Nations Environment Programme" (UNEP), WMO memulai Penyelidikan Ozon Global dan Proyek Pemantauan untuk mengkoordinasi pemantauan dan penyelidikan ozon dalam jangka panjang.
Semua data dari tapak pemantauan di seluruh dunia diantarkan ke Pusat Data Ozon Dunia di Toronto, Kanada, yang tersedia kepada masyarakat ilmiah internasional.
Pada tahun 1977, pertemuan pakar UNEP mengambil tindakan Rencana Dunia terhadap lapisan ozon; dalam tahun 1987, UNEP mengambil Protokol Montreal atas bahan yang mengurangi lapisan ozon.
Protokol ini memperkenalkan serangkaian kapasitas, termasuk jadwal tindakan, mengawasi produksi dan pembebasan CFC ke alam sekitar. Ini memungkinkan tingkat penggunaan dan produksi terkait CFC untuk turun ke tingkat semasa 1986 pada tahun 1989, dan pengurangan sebanyak 50% pada 1999.