ISU-ISU PERSEKITARAN: LAPISAN OZON EOH3101 PRINSIP KESIHATAN PERSEKITARAN (PRINCIPLES OF ENVIRONMENTAL HEALTH) ISU-ISU PERSEKITARAN: LAPISAN OZON

Pengenalan Lapisan ozon ialah satu lapisan nipis gas ozon (O3) setebal 4 inci (10 cm) dan berada lebih kurang 40 km di atas permukaan bumi. 90 % lapisan ozon berada antara 10 hingga 40 km di atas permukaan bumi yang dipanggil lapisan stratosfera.

Lapisan ozon ini memerangkap atau menahan 95 hingga 99 peratus sinaran radiasi ultra lembayung (UV) dari sampai ke permukaan bumi. Untuk sejuta molekul udara, hanya ada 10 molekul ozon. Ozon penting kerana ia melindungi organisma hidup daripada sinaran UV.

Masalah timbul dengan penggunaan CFC, iaitu satu sebatian berklorin Masalah timbul dengan penggunaan CFC, iaitu satu sebatian berklorin. Walaupun sebatian ini adalah tidak toksik, tidak menghakis, tidak terbakar dan tidak reaktif kepada sebahagian besar bahan, namum apabila terlepas ke atmosfera, ia terapung dan diceraikan dengan bantuan sinaran cahaya matahari. Ini menyebabkan CFC berpecah menjadi klorin monoksida. Satu molekul klorin monoksida boleh memusnahkan 500,000 molekul ozon dan boleh tinggal di dalam atmosfera selama 60 hingga 400 tahun.

Peningkatan sinaran ultra lembayung (UV) menyebabkan pengurangan dan penghapusan populasi plankton dan menyebabkan rosaknya rantai makanan di laut. Ia juga mengganggu pertumbuhan tumbuhan komersial penting. Akibat langsung pendedahan kepada sinaran UV ialah kanser kulit, katarak dan menekan dan melemahkan sistem pertahanan badan.

Ozon Penghasilan dan pemusnahan semulajadi molekul ozon adalah hasil daripada penyerapan sinaran UV. Satu molekul ozon dilanggar oleh sinaran UV dan dipecahkan menjadi dua atom oksigen.

Atom-atom oksigen ini akan bergabung dengan molekul oksigen lain untuk membentuk satu molekul ozon. Apabila satu molekul ozon itu menyerap sinaran UV, ia pecah semula menjadi satu atom oksigen dan satu molekul oksigen.

Sejarah Pengurangan dramatik lapisan ozon di bahagian bawah stratosfera di Antartika mula diperhatikan pada tahun 1970an oleh sekumpulan pengkaji dari “British Antarctic Survey” atau BAS yang pada masa itu sedang memantau keadaan atmosfera dari stesyen kajian. Bacaan pertama diambil pada 1985, di mana bacaan menunjukkan kekurangan mendadak lapisan ozon.

Data mentah dari TOMS (Total Ozone Mapping Spectrometer) yang disahkan oleh BAS juga mendapati adanya pengurangan ozon yang banyak di sebahagian besar udarakasa Antartika.

Sains Pengurangan Lapisan Ozon Pemusnahan ozon dipercepatkan oleh beberapa gas seperti N2, H2, Br2 dan Cl2 di mana kewujudan secara semulajadi gas-gas itu mengimbangi penghasilan dan pemusnahan ozon. Walaubagaimanapun, aktiviti manusia sejak setengah abad lepas telah menyebabkan pertambahan signifikan di dalam bahan kimia yang mengurangkan ozon.

Sesetengah bahan kimia sintetik seperti CFC, halon, klorofom, metil bromida, karbon tetraklorida dan HCFC (pengganti CFC) dituduh sebagai penghakis lapisan ozon. Bahan-bahan kimia ini datang dari pelbagai barangan pengguna seperti penyejuk peti sejuk dan pengawal kebakaran.

Reaksi kimia penting boleh berlaku hanya di awan stratosfera di bahagian kutub sahaja. Reaksi paling penting di dalam pemusnahan ozon : HCl + ClONO2  HNO3 + Cl2 (1) ClONO2 + H2O  HNO3 + HOCl (2) HCl + HOCL2  H2O + Cl2 (3) N2O5 + HCl  HNO3 + ClONO (4) N2O5 + H2O  2HNO3 (5)

Reaksi-reaksi tadi HANYA boleh berlaku di permukaan awan stratosfera kutub (ASK) dan berlaku dengan sangat pantas. Asid nitrik yang dihasilkan akan tinggal di dalam partikel ASK menyebabkan konsentrasi fasa gas oksida nitrogen dikurangkan. Ini dipanggil “denoxification” dan ia penting kerana ia melambatkan kadar pemusnahan ClO.

Gas Cl2 yang wujud kemudiannya dipisahkan secara fotodiasosiasi oleh cahaya matahari : Cl2 + hv  Cl + Cl Pada musim sejuk di kawasan kutub, suhu yang sejuk dalam bentuk “vortex” atau berpusing membentuk ASK. Reaksi heterogeneous menukar bentuk takungan spesis Cl dan Br menjadi bentuk molekul. Apabila cahaya matahari kembali semula pada musim bunga di hemisfera selatan, Cl2 itu dipisahkan menjadi atom klorin menyebabkan pengurangan mendadak lapisan ozon.

Apa yang sedang dilakukan ? Perjanjian sejagat untuk mengurangkan penggunaan CFC datangnya dengan Protokol Montreal pada 1987, di mana matlamat akhirnya ialah untuk mengurangkan penggunaan CFC menjadi setengah pada tahun 2000. Pengawalan hasil halokarbon oleh industri ditetapkan pada 2030.