Mengenal lebih dekat Lapisan Ozon Pelindung Bumi

Istilah lubang ozon ataupun penipisan lapisan ozon sudah sangat populer sejak lama.  Lapisan ozon pelindung bumi juga sudah banyak diketahui masyarakat secara umum.  Namun demikian seiring berjalan waktu seringkali terjadi kesimpangsiuran dengan isu perubahan iklim dan juga isu pencemaran udara. Dalam rangka memperingati hari Ozon sedunia, mari kita simak kembali hal-hal terkait ozon yang mungkin luput kita perhatikan.

• Apa itu ozon?

Ozon adalah gas di udara yang sangat reaktif, yang terdiri dari 3 atom Oksigen (O₃). Istilah ozon berasal dari bahasa Yunani “óζειν” yang berarti “berbau”, hal ini karena aroma yang menyengat tercium walau dalam jumlah yang rendah (DCCEEW 2021). Ilmuwan Jerman Christian Friedrich Schönbein (1799–1868), menemukan ozon ketika ada bau yang muncul mengikuti peristiwa ledakan listrik, bahkan sering juga tercium setelah badai petir (Wallace and Hobbs 2006). Ozon diukur dengan satuan yang disebut Dobson unit.

Keberadaan ozon di udara dibedakan menjadi 2 jenis berdasar lokasi lapisan di atmosfer, yaitu Ozon di permukaan (troposfir) dan di lapisan atas (stratosfir). Konsentrasi ozon tertinggi terdapat di lapisan stratosfir, yaitu sekitar 90%, pada ketinggian 15-30 km di atas permukaan bumi, yang secara alami terbentuk oleh interaksi radiasi matahari dengan molekul oksigen (O₂). Sedangkan ozon di lapisan permukaan (troposfir) merupakan gas yang terbentuk secara sekunder akibat reaksi kimia dari beberapa zat yang dilepaskan oleh aktivitas manusia seperti NO₂ dan senyawa mudah menguap (VOCs) serta dibantu sinar ultraviolet (radiasi matahari).

Konsentrasi Ozon pada tiap lapisan atmosfer (https://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/facts/SH.html)

• Bagaimana sifat-sifat ozon?

Secara kimia O₃ di kedua lapisan atmosfer sama, tetapi memiliki fungsi yang berbeda.  Ozon di lapisan stratosfir memiliki kemampuan menyerap radiasi matahari gelombang pendek atau dikenal sebagai sinar ultraviolet (UV), sehingga lapisan ozon ini bersifat melindungi bumi.  Oleh karena itu, ozon di lapisan stratosfir dikenal sebagai ‘good ozone’.

Ozon di permukaan (troposfir) bersifat mengiritasi, toksik dan mudah meledak. Karena bersifat sangat reaktif, ozon di permukaan berbahaya bagi manusia dan mahluk hidup lainnya, sehingga digolongkan kepada pencemar udara, oleh karena itu disebut ‘bad ozone’.

• Apa maksud dan penyebab penipisan lapisan ozon

Ozon stratosfir secara kimia dihasilkan di stratosfir wilayah tropis, sekitar 25-35 km di atas permukaan bumi, dan ditransportasikan ke wilayah kutub, dengan demikian jumlah ozon di lapisan startosfir tropis lebih tinggi daripada di lintang tengah dan kutub (Kuttipurath et al. 2024). Istilah penipisan lapisan ozon atau ozon depletion seringkali juga disebut sebagai fenomena lubang ozon atau ozone hole, merupakan fenomena berkurangnya jumlah atau konsentrasi ozon (O₃) di Stratosfir. Fenomena penipisan lapisan ozon telah menjadi isu utama sejak ditemukannya lubang ozon di Antartika tahun 1985. Penyebab penipisan lapisan ozon diakibatkan oleh berlimpahnya chlorine dan bromine yaitu zat-zat yang mampu memutus rantai ozon sehingga menurunkan konsentrasi ozon atau dikenal sebagai ozone-depleting substances (ODSs).

Berdasar berbagai penelusuran literatur, secara kimia ikatan molekul O₃ dapat dirusak/diputus oleh reaksi dengan oksigen maupun dengan hidrogen dan nitrogen serta klorin (Solomon 1999).  Keberadaan gas-gas tersebut bisa secara alami secagai contoh dari letusan gunung berapi dan percikan garam dari laut. Namun demikian keberadaan Cl dari sumber alami jauh lebih sedikit dibandingkan yang terukur di atmosfer, sehingga disimpulkan bahwa terdapat tambahan Cl dari aktivitas industri di permukaan. Sifat Cl tersebut memiliki waktu hidup yang panjang, sehingga memungkinkan terbawa hingga ke stratosfir.  Selanjutnya berbagai penelitian memberi suatu simpulan bahwa Hidrogen Chlorida (HCl) dan Hidrogen Florida (HF) yang terukur di lapisan stratosfir konsisten dengan jumlah emisi Chlorofluorocarbon (CFCs) dari permukaan. Adapun varian dari zat yang dapat merusak ikatan ozon di stratosfir antara lain : Chlorofluorocarbons (CFCs), halons, carbon tetrachloride (CCl₄), methyl chloroform (CH₃CCl₃), hydrobromofluorocarbons (HBFCs), hydrochlorofluorocarbons (HCFCs), methyl bromide (CH₃Br) and bromochloromethane (CH₂BrCl). Zat-zat tersebut dapat melepas atom Cl dan Br ketika terpapar radiasi UV, yang selanjutnya memecah ikatan molekul ozon. Satu atom Chlorine bisa memutus 100.000 molekul ozon.

Ilustrasi pemutusan rantai ozon oleh molekul CFC
(https://www.geeksforgeeks.org/ozone-layer-depletion/ )

• Apa dampak dari penipisan lapisan Ozon

Ozon memiliki sifat dapat menyerap radiasi ultraviolet B (dengan panjang gelombang 280–320 nm). Ketika konsentrasi ozon menurun maka akan memberi peluang masuknya radiasi UV-B tersebut ke permukaan bumi. Radiasi UV-B sangat berbahaya bagi mahluk hidup di permukaan bumi, antara lain menyebabkan kanker kulit dan merusak vegetasi tanaman di permukaan juga merusak bahan lain.  Efek untuk vegetasi tanaman dapat mengganggu produktivitas dan metabolisme sekunder, yang berimplikasi terhadap keseimbangan kompetisi tanaman, herbivora, penyakit tanaman serta siklus biogeokimia (USEPA 2024). Dampak lain adalah terhadap ekosistem laut, karena UVB dapat menyebabkan produksi fitoplankton menurun, mempengaruhi tahap perkembangan organisma laut (ikan, udang, kepiting dan sebagainya), serta menurunkan kapasitas reproduksinya. Tentunya hal tersebut dapat memengaruhi keanekaragaman hayati di permukaan.  Selain itu, UVB juga dapat berdampak terhadap material lain.

• Adakah hubungan penipisan lapisan ozon dengan perubahan iklim?

Seringkali istilah lubang ozon atau penipisan lapisan ozon bias dengan fenomena perubahan iklim. Hal tersebut tidak sepenuhnya keliru, namun perlu kita pahami bagaimana hubungan penipisan lapisan ozon maupun lubang ozon dengan perubahan iklim.

Ozon tidak hanya menyerap radiasi UV, memanaskan stratosfir, tetapi juga berinteraksi dengan radiasi inframerah dari bumi. Hal ini berperan penting dalam menentukan struktur suhu di atmosfir, sehingga perubahan dalam lapisan ozon akan memengaruhi iklim permukaan. Lebih lanjut, ODSs seperti CFC juga berpotensi menjadi gas rumah kaca (GHG) yang dapat memicu peningkatan suhu global sehingga berkaitan dengan fenomena perubahan iklim (Riese et al. 2012, Velders et al. 2007, Chipperfield dan Bekii 2024).

• Bagaimana upaya yang telah dilakukan untuk penanggulangan penipisan lapisan ozon

Montreal Protocol yang ditandatangani tahun 1985 merupakan cikal bakal upaya penanggulangan terhadap penipisan lapisan ozon. Sejak peristiwa tersebut, pembatasan penggunaan CFC di dunia industri dibatasi, begitu pula penggunaan zat-zat terkait lainnya oleh masyarakat umum.

Tahun 2020 bulan Maret dilaporkan estimasi terhadap implementasi penuh Montreal Protocol terhadap Substansi penipisan lapisan ozon, diekspektasikan untuk mencegah sekitar 443 juta kasus kanker kulit, 2.3 juta kematian akibat kanker kulit dan 63 juta kasus katarak masyarakat Amerika yang lahir pada periode tahun 1890-2100 (USEPA 2024). Pembatasan penggunaan zat-zat yang dapat merusak ozon perlu terus diupayakan, agar potensi penipisan lapisan ozon dapat dihentikan, sekaligus membantu penurunan gas rumah kaca pemicu perubahan iklim.

• Bagaimana kondisi lapisan ozon saat ini?

Keberadaan ozon stratosfer bergantung pada berbagai faktor, antara lain radiasi matahari, suhu dan dinamika atmosfir, yang dapat berimplikasi pada peningkatan maupun penurunan konsentrasi ozon. Montreal Protocol tanpa diperdebatkan lagi berpengaruh terhadap pembatasan peningkatan tren Cl dan Br di stratosfir.  Namun demikian pemulihan lapisan ozon stratosfir sangat sulit dipastikan, karena faktor-faktor non halogen turut mempengaruhi kondisi tersebut. Tahun 2019 disebutkan lubang ozon antartika mengalami recovery namun cenderung disebabkan oleh kondisi atmosfir, hanya sedikit akibat perubahan emisi Chlorine (Dhomse et al. 2019). Data menunjukkan setelah luasan lubang ozon mengecil pada tahun 2019 (9.3 km² rata-rata 7 September – 13 Oktober) terjadi peningkatan kembali pada tahun 2020-2023 periode waktu yang sama, sekitar 23.3 km² (https://www.theozonehole.org/ozoneholehistory.htm).

Fluktuasi rata-rata luas lubang ozon belahan bumi selatan per tahun 1979-2023 (https://atmosphere.copernicus.eu )

Gambaran luasan lubang ozon 1979-2022 (https://atmosphere.copernicus.eu )
Warna biru konsentrasi ozon rendah, kuning dan merah konsentrasi ozon tinggi.

sumber cover: https://voi.id/teknologi/218918/nasa-laporkan-lubang-lapisan-ozon-bumi-mulai-membesar-seberapa-bahaya

#biodiversitywarrior, #hariozonsedunia, #keanekaragamanhayati, perubahaniklim