ZAT PENCEMARAN GAS ATAU UDARA (Cox, Nox, Sox, O3, HC)

Pencemaran Udara dan Zat Pencemarannya

 

I.   Pendahuluan

Pencemaran udara adalah kehadiran satu atau lebih substansi fisik, kimia, atau biologi di atmosfer dalam jumlah yang dapat membahayakan kesehatan manusia, hewan, dan tumbuhan, mengganggu estetika dan kenyamanan, atau merusak properti. Atau dalam kata lain dapat diartikan sebagai perusakan terhadap udara karena disebabkan oleh berbagai sumber yang dapat merusak bagi kesahatan makhluk hidup maupun benda mati. Pencemaran udara dapat bersumber dari berbagai macam, antara lain : asap kendaraan bermotor, asap pabrik, limbah indutri, limbah rumah tangga dan lain-lain.

Pencemaran udara pada saat ini sudah mencapai tingkat mengkhawatirkan, karena didukung oleh perkembangan dunia industri, banyaknya manusia yang tinggal didunia ini dapat menjadikan pencemaran udara semakin meningkat. Terlebih-lebih di Indonesia, pencemaran udara di Indonesia sudah sangat mengkhawatirkan, pencemaran asap kendaraan bermotor menjadi sumber yang paling utama pencemaran udara di Indonesia, jumlah kendaraan bermotor yang tidak seimbang dengan jumlah pepohonan yang ada di Indonesia mejadi salah satu penghambat terjadinya pertukaran udara di Indonesia, sifat konsumtif masyarakat Indonesia menjadikan jumlah kendaraan bermotor di Indonesia menjadi banyak dan dapat dipastikan mejadikan hal tersebut sangat berpengaruh terhadap tingginya pencemaran udara di Indonesia. Illegal logging menjadi salah satu hal yang sangat perngaruh terhadap pencemaran udara di Indonesia, kasus illegal logging yang meningkat dan juga kurangnya lahan diperkotaan menjadi sumber utama masalah udara di Indonesia. Efek dari pencemaran udara juga sudah dapat dirasakan pada saat ini, banyaknya penyakit yang bersumber dari udara, peningkatan jumlah pengidap ispa dan juga bertambahnya jumlah orang yang tua sebelum waktunya menjadi efek negatif dari pencemaran udara.

II. Jenis dan Sumber Pencemaran Udara

Secara umum, terdapat 2 sumber pencemaran udara, yaitu pencemaran akibat sumber alamiah (natural sources), seperti letusan gunung berapi, dan yang berasal dari kegiatan manusia (anthropogenic sources), seperti yang berasal dari transportasi, emisi pabrik, dan lain-lain. Di dunia, dikenal 6 jenis zat pencemar udara utama yang berasal dari kegiatan manusia (anthropogenic sources), yaitu Karbon monoksida (CO), oksida sulfur (SOx), oksida nitrogen (NOx), partikulat, hidrokarbon (HC), dan oksida fotokimia, termask ozon. Beberapa definisi gangguan fisik seperti polusi suara, panas, radiasi, polusi cahaya dan  limbah pabrik  yang menguap dianggap sebagai  polusi udara.  Sifat  alami  udara mengakibatkan dampak pencemaran udara dapat bersifat langsung dan lokal, regional, maupun global. Pencemar udara dibedakan menjadi dua yaitu :

a.   Pencemaran primer

b.  Pencemaran sekunder

Pencemar primer adalah substansi pencemar yang ditimbulkan langsung dari sumber pencemaran udara. Karbon monoksida adalah salah satu contoh pencemar udara primer karena ia merupakan hasil dari pembakaran. Pencemar sekunder adalah substansi pencemar yang terbentuk dari reaksi pencemar-pencemar primer di atmosfer. Pembentukan ozon dalam smog fotokimia adalah sebuah contoh dari pencemaran udara sekunder. Atmosfer merupakan sebuah sistem yang kompleks, dinamik, dan rapuh. Belakangan  ini  pertumbuhan  keprihatinan  akan  efek  dari  emisi  polusi  udara  dalam konteks global dan hubungannya dengan pemanasan global (global warming) dan deplesi ozon di stratosfer semakin meningkat.

Di Indonesia, kurang lebih 70% pencemaran udara disebabkan oleh emisi kendaraan bermotor. Kendaraan bermotor mengeluarkan zat-zat berbahaya yang dapat menimbulkan dampak negatif, baik terhadap kesehatan manusia maupun  terhadap lingkungan, seperti timbal/timah hitam (Pb), suspended particulate matter (SPM), oksida nitrogen (NOx), hidrokarbon (HC), karbon monoksida (CO), dan oksida fotokimia (Ox). Kendaraan bermotor  menyumbang  hampir  100%  timbal,  13-44%  suspended  particulate  matter (SPM), 71-89% hidrokarbon, 34-73% NOx, dan hampir seluruh karbon monoksida (CO) ke udara Jakarta.  Sumber utama debu berasal dari pembakaran sampah rumah tangga, di mana mencakup 41% dari sumber debu di Jakarta. Sektor industri merupakan sumber utama dari sulfur dioksida. Di tempat-tempat padat di Jakarta konsentrasi timbal bisa 100 kali dari ambang batas.

Pencemaran  udara  yang  diakibatkan  oleh  kegiatan  manusia,  sumber  alami,  sumber lainnya dan jenis-jenisnya.

1)  Pencemaran udara dari kegiatan manusia

• Transportasi

• Industri

• Pembangkit listrik

• Pembakaran (perapian, kompor, furnace, insinerator dengan berbagai jenis bahan bakar)

2)  Pencemaran udara dari sumber alami :

• Gunung berapi

• Rawa-rawa

• Kebakaran hutan

• Nitrifikasi dan denitrifikasi biologi

3)  Pencemaran udara dari sumber-sumber lain :

• Transportasi amonia

• Kebocoran tangki klor

• Timbulan gas metana dari lahan uruk/tempat pembuangan akhir sampah

• Uap pelarut organik

4)  Jenis-jenis pencemar :

• Karbon monoksida

• Oksida nitrogen

• Oksida sulfur

• CFC

• Hidrokarbon

• Ozon

• Volatile Organic Compounds

• Partikulat

Di kota besar sangat sulit untuk mendapat udara yang segar, diperkirakan 70 % pencemaran yang terjadi adalah akibat adanya kendaraan bermotor. Contoh : di Jakarta antara tahun 1993-1997 terjadi peningkatan jumlah kendaraan berupa :

a. Sepeda motor 270%

b. Mobil penumpang 177%

c. Mobil barang 176%

d. Bus 138%

Di Indonesia sekarang ini kurang lebih 70% pencemaran udara di sebabkan emisi kendaraan bermotor kendaraan bermotor mengeluarkan. zat-zat berbahaya yang dapat menimbulkan dampak negative, baik terhadap kesehatan manusia maupun terhadap lingkungan, seperti timbal/timah hitam (Pb). Kendaraan bermotor menyumbang hampir

100% timbal.

III. Bahaya Efek Gas Pencemaran Udara antara lain sebagai berikut :

Karbon dan Oksigen dapat bergabung membentuk senyawa karbon
monoksida (CO) sebagai hasil pembakaran yang tidak sempurna dan
karbon dioksida (CO2) sebagai hasil pembakaran sempurna. Karbon
monoksida (CO) merupakan senyawa yang tidak berbau, tidak berasa
dan pada suhu udara normal berbentuk gas yang tidak berwarna, dan dapat berbentuk cairan pada suhu dibawah -129OC, berat jenis sedikit
lebih ringan dari udara (menguap secara perlahan ke udara).
Konsentrasi gas CO sampai dengan 100 ppm masih dianggap aman
kalau waktu kontak hanya sebentar. Gas CO sebanyak 30 ppm apabila
dihisap manusia selama 8 jam akan menimbulkan rasa pusing dan
mual. Senyawa CO mempunyai potensi bersifat racun yang berbahaya
karena mampu membentuk ikatan yang kuat dengan pigmen darah yaitu haemoglobin. (6)
Karbon monoksida di lingkungan dapat terbentuk secara alamiah,
tetapi sumber utamanya adalah dari kegiatan manusia. Karbon
11

monoksida yang berasal dari alam termasuk dari lautan, oksidasi metal
di atmosfir, pegunungan, kebakaran hutan dan badai listrik alam.
Sumber CO buatan antara lain kendaraan bermotor, terutama yang
menggunakan bahan bakar bensin. Berdasarkan estimasi, jumlah CO
dari sumber buatan diperkirakan mendekati 60 juta Ton per tahun.
Separuh dari jumlah ini berasal dari kendaraan bermotor yang
menggunakan bakan bakar bensin dan sepertiganya berasal dari
sumber tidak bergerak seperti pembakaran batubara dan minyak dari industri dan pembakaran sampah domestik. (5)
Karbon monoksida, CO, dihasilkan dari pembakaran yang tidak
sempurna dari bahan bakar yang mengandung karbon dan oleh
pembakaran pada tekanan dan suhu tinggi yang terjadi pada mesin.
Karbon  monoksida dapat juga dihasilkan dari reaksi oksidasi gas
metana oleh radikal hidroksi dan dari perombakan/pembusukan
tanaman meskipun tidak sebesar yang dihasilkan oleh bensin. Pada
jam-jam sibuk di daerah perkotaan konsentrasi gas CO bisa mencapai
50 -100 ppm. Tingkat kandungan CO di atmosfir berkorelasi positip
dengan padatnya lalu lintas, tetapi korelasi negatif dengan kecepatan
angin. Keberadaan atau umur gas CO di atmosfir tidak lama hanya
kira-kira 4 bulan. Hal ini terjadi karena karbon monoksida di atmosfir dihilangkan melalui reaksi dengan radikal hidroksil, HO

a.   Gas CO / Karbon Monoksida

Asap kendaraan merupakan sumber utama bagi karbon monoksida di berbagai perkotaan.   Data   mengungkapkan   bahwa   60%   pencemaran   udara   di   Jakarta disebabkan karena benda bergerak atau transportasi umum yang berbahan bakar solar terutama berasal dari Angkutan Umum . Formasi CO merupakan fungsi dari rasio kebutuhan udara dan bahan bakar dalam proses pembakaran di dalam ruang bakar mesin diesel. Percampuran yang baik antara udara dan bahan bakar terutama yang terjadi  pada  mesin-mesin yang menggunakan Turbocharge merupakan  salah  satu strategi untuk meminimalkan emisi CO. Karbon monoksida yang meningkat di berbagai  perkotaan dapat  mengakibatkan turunnya berat  janin  dan  meningkatkan jumlah kematian bayi serta kerusakan otak.  Karena itu  strategi  penurunan kadar karbon monoksida akan tergantung pada pengendalian emisi seperti pengggunaan bahan katalis yang mengubah bahan karbon monoksida menjadi karbon dioksida dan penggunaan bahan bakar terbarukan yang rendah polusi bagi kendaraan bermotor. Karbon monoksida adalah gas yang bersifat membunuh makhluk hidup termasuk manusia. Zat gas CO ini akan mengganggu pengikatan oksigen pada darah karena CO lebih mudah terikat oleh darah dibandingkan dengan oksigen dan gas-gas lainnya. Pada kasus darah yang tercemar karbon monoksida dalam kadar 70% hingga 80% dapat menyebabkan kematian.

b.  Gas CO2 / Karbon Dioksida

Karbon dioksida adalah zat gas yang mampu meningkatkan suhu pada suatu lingkungan sekitar kita yang disebut juga sebagai efek rumah kaca. Dengan begitu maka temperatur udara di daerah yang tercemar CO2 itu akan naik dan otomatis suhunya menjadi semakin panas dari waktu ke waktu seperti di wilayah DKI Jakarta. Hal ini disebabkan karena CO2 akan berkonsentrasi dengan jasad renik, debu, dan titik-titik air yang membentuk awan yang dapat ditembus cahaya matahari namun tidak dapat melepaskan panas ke luar awan tersebut. Keadaan seperti itu mirip dengan kondisi rumah kaca tanpa AC dan fentilasi udara yang cukup.

c.   Gas NO dan NO2

Sampai tahun 1999 NOx yang berasal dari alat transportasi laut di Jepang menyumbangkan 38% dari total emisi NOx (25.000 ton/tahun). NOx terbentuk atas tiga fungsi yaitu Suhu (T), Waktu Reaksi (t), dan konsentrasi Oksigen (O2) atau NOx

= f (T, t, O2). Secara teoritis ada 3 teori yang mengemukakan terbentuknya NOx, yaitu:

1)  Thermal              NOx              (Extended              Zeldovich              Mechanism) Proses ini disebabkan gas nitrogen yang beroksidasi pada suhu tinggi pada ruang bakar (>1800 K). Thermal NOx ini didominasi oleh emisi NO (NOx = NO + NO2).

2)  Prompt Nox

Formasi NOx ini akan terbentuk cepat pada zona pembakaran.

3)  Fuel Nox

NOx   formasi   ini   terbentuk   karena   kandungan   N   dalam   bahan   bakar. Kira-kira  90%  dari  emisi  NOx  adalah  disebabkan  proses  thermal  NOx,  dan tercatat bahwa dengan penggunaan HFO (Heavy Fuel Oil), bahan bakar yang biasa digunakan di kapal, menyumbangkan emisi NOx sebesar 20-30%. Nitrogen oksida  yang  ada  di  udara  yang  dihirup  oleh  manusia  dapat  menyebabkan kerusakan  paru-paru.  Setelah  bereaksi  dengan  atmosfir  zat  ini  membentuk partikel-partikel nitrat yang amat halus yang dapat menembus bagian terdalam paru-paru.

Gas-gas di atas akan dapat menimbulkan gangguan pada saluran pernapasan dari mulai yang ringan hingga yang berat

IV. Efek Positif dan Negatif dari Penecemaran Udara

a.   Efek Negatif

1)  Dari segi  kesehatan dampak pencemaran udara oleh debu bisa  menyebabkan penyakit paru-paru (bronchitis) serta penyakit saluran pernapasan lainnya. Sedangkan dampak pencemar udara oleh zat kimia seperti Karbon Monoksida bisa menyebabkan gangguan kesehatan pada hemoglobin (metaloprotein pengangkut oksigen yang mengandung besi dalam sel darah merah).

Substansi pencemar yang terdapat di udara dapat masuk ke dalam tubuh melalui sistem pernapasan. Jauhnya penetrasi zat pencemar ke dalam tubuh bergantung kepada jenis pencemar. Partikulat berukuran besar dapat tertahan di saluran pernapasan bagian atas, sedangkan partikulat berukuran kecil dan gas dapat mencapai paru-paru. Dari paru-paru, zat pencemar diserap oleh sistem peredaran darah dan menyebar ke seluruh tubuh.

Di Indonesia, kendaraan bermotor merupakan sumber utama polusi udara di perkotaan. Menurut World Bank, dalam kurun waktu 6 tahun sejak 1995 hingga

2001  terdapat  pertumbuhan jumlah  kendaraan  bermotor  di  Indonesia  sebesar hampir 100%. Sebagian besar kendaraan bermotor itu menghasilkan emisi gas buang yang buruk, baik akibat perawatan yang kurang memadai ataupun dari penggunaan bahan bakar dengan kualitas kurang baik (misal: kadar timbal/Pb yang tinggi) . World Bank juga menempatkan Jakarta menjadi salah satu kota dengan kadar polutan/partikulat tertinggi setelah Beijing, New Delhi dan Mexico City. Polusi udara yang terjadi sangat berpotensi menggangu kesehatan. Menurut perhitungan kasar dari World Bank tahun 1994 dengan mengambil contoh kasus kota Jakarta, jika konsentrasi partikulat (PM) dapat diturunkan sesuai standar WHO, diperkirakan akan terjadi penurunan tiap tahunnya: 1400 kasus kematian bayi prematur; 2000 kasus rawat di RS, 49.000 kunjungan ke gawat darurat;

600.000 serangan asma; 124.000 kasus bronchitis pada anak; 31 juta gejala penyakit saluran pernapasan serta peningkatan efisiensi 7.6 juta hari kerja yang hilang akibat penyakit saluran pernapasan – suatu jumlah yang sangat signifikan dari sudut pandang kesehatan masyarakat. Dari sisi ekonomi pembiayaan kesehatan  (health  cost)  akibat  polusi  udara  di  Jakarta  diperkirakan mencapai hampir 220 juta dolar pada tahun 1999.

2)  Dari segi ekonomi dampak pencemaran udara yaitu dengan hasil kajian Bank Dunia  menemukan  dampak  ekonomi  akibat  pencemaran  udara  di  Indonesia sebesar Rp 1,8 trilyun yang pada 2015 akan mencapai Rp 4,3 trilyun.

3)  Dari segi sosial pencemaran sangat merugikan, orang-orang sudah tidak dapat menikmati udara sehat lagi, setiap hari harus bertemu dengan asap, aktifitas sosial juga terhambat dan lain-lain.

4)  Dari segi pendidikan pencemaran udara dapat mempengaruhi tingkat belajar para pelajar, mereka terhambat dalam hal berfikir dan juga dalam menyelesaikan suatu permasalahan

5)  Dari segi pertanian dan perkebunan pencemaran udara juga sangat perpengaruh, kurangnya  lahan  hijau  yang  menjadi  tempat  pohon-pohon  untuk  melakukan proses fotosintesis karena Tanaman yang tumbuh di daerah dengan tingkat pencemaran udara tinggi dapat terganggu pertumbuhannya dan rawan penyakit, antara lain klorosis, nekrosis, dan bintik hitam menjadikan sirkulasi udara kita berkurang, dan mejadika udara kotor dan tidak baik untuk kita hirup.

6)  Hujan asam

pH normal air hujan adalah 5,6 karena adanya CO2 di atmosfer. Pencemar udara seperti  SO2  dan  NO2  bereaksi  dengan  air   hujan  membentuk  asam  dan menurunkan pH air hujan. Dampak dari hujan asam ini antara lain :

·    Mempengaruhi kualitas air permukaan

·    Merusak tanaman

·     Melarutkan   logam-logam   berat   yang   terdapat   dalam   tanah   sehingga mempengaruhi kualitas air tanah dan air permukaan

·    Bersifat korosif sehingga merusak material dan bangunan

7)  Efek rumah kaca

Efek rumah kaca disebabkan oleh keberadaan CO2, CFC, metana, ozon, dan N2O di lapisan troposfer yang menyerap radiasi panas matahari yang dipantulkan oleh permukaan  bumi.  Akibatnya  panas  terperangkap dalam  lapisan  troposfer  dan menimbulkan  fenomena  pemanasan  global.  Dampak  dari  pemanasan  global tersbut antara lain :

·    Pencairan es di kutub bumi, yang berefek naiknya permukaan air laut

·    Perubahan iklim regional dan global

·    Perubahan siklus hidup flora dan fauna

8)  Kerusakan lapisan ozon

Lapisan ozon yang berada di stratosfer (ketinggian 20-35 km) merupakan pelindung  alami  bumi  yang  berfungsi  memfilter  radiasi  ultraviolet  B  dari matahari. Pembentukan dan penguraian molekul-molekul ozon (O3) terjadi secara alami di stratosfer. Emisi CFC yang mencapai stratosfer dan bersifat sangat stabil menyebabkan laju penguraian molekul-molekul ozon lebih cepat dari pembentukannya,   sehingga   terbentuk   lubang-lubang   pada   lapisan   ozon. Kerusakan lapisan ozon menyebabkan sinar UV-B matahari tidak terfilter dan dapat mengakibatkan kanker kulit serta penyakit pada tanaman.

Tabel 1 menjelaskan tentang pengaruh pencemaran udara terhadap makhluk hidup. Rentang nilai menunjukkan batasan kategori daerah sesuai tingkat kesehatan untuk dihuni oleh manusia. Karbon monoksida, nitrogen, ozon, sulfur dioksida dan partikulat matter adalah beberapa parameter polusi udara yang dominan dihasilkan oleh sumber pencemar.

b.  Efek Positif

Ternyata selain menimbulkan dampak yang negative terdapat pula efek positif dari terjadinya pencemaran udara. Hal itu antara lain :

1)  Manusia mulai sadar akan kelestarian dan kebersihan alam

2)  Munculnya banyak ide tentang gerakan peduli linkungan

3)  Munculnya ide untuk menciptakan alat pembersih udara (air purifier)

c.   Solusi mengurangi pencemaran udara

Untuk melindungi masyarakat terhadap bahaya polusi udara, maka perlu dilakukan usaha-usaha sebagai berikut, antara lain :

·     Untuk kendaraan bermotor, digunakan bahan bakar yang sedikitnya mencemari udara, seperti bahan bakar gas atau bahan bakar sinar matahari. Bagi kendaraan bermotor yang sisa pembakarannya lebih banyak, sebaiknya menggunakan jalan- jalan di pinggir kota.

·     Melakukan  penghijauan  kota,  karena  tumbuh-tumbuhan  dapat  menghasilkan oksigen pada siang hari di samping menyerap karbon dioksida dari udara. Oleh alam, hujan yang turun menyebabkan kotoran di udara berkurang dan angin akan menyebabkan kotoran di udara tersebar luas, sehingga tidak terkonsentrasi pada daerah tertentu.

IV. Polutan udara spesifik yang banyak berpengaruh terhadap kesehatan

a.   Particulate Matter (PM)

Penelitian epidemiologis pada manusia dan model pada hewan menunjukan PM10 (termasuk di dalamnya partikulat yang berasal dari diesel/DEP) memiliki potensi besar merusak jaringan tubuh. Data epidemiologis menunjukan peningkatan kematian serta eksaserbasi/serangan yang membutuhkan perawatan rumah sakit tidak hanya pada penderita penyakit paru (asma, penyakit paru obstruktif kronis, pneumonia), namun juga pada pasien dengan penyakit kardiovaskular/jantung dan diabetes. Anak- anak dan orang tua sangat rentan terhadap pengaruh partikulat/polutan ini, sehingga pada  daerah  dengan  kepadatan  lalu  lintas/polusi  udara  yang  tinggi  biasanya morbiditas penyakit pernapasan (pada anak dan lanjut usia) dan penyakit jantung/kardiovaskular (pada lansia) meningkat signifikan. Penelitian lanjutan pada hewan  menunjukan bahwa  PM  dapat  memicu  inflamasi  paru  dan  sistemik  serta menimbulkan kerusakan pada endotel pembuluh darah (vascular endothelial dysfunction) yang memicu proses atheroskelosis dan infark miokard/serangan jantung koroner. Pajanan lebih besar dalam jangka panjang juga dapat memicu terbentuknya kanker (paru ataupun leukemia) dan kematian pada janin. Penelitian terbaru dengan follow up hampir 11 tahun menunjukan bahwa pajanan polutan (termasuk PM10) juga dapat mengurangi fungsi paru bahkan pada populasi normal di mana belum terjadi gejala pernapasan yang mengganggu aktivitas.

b.  Ozon

Ozon merupakan oksidan fotokimia penting dalam trofosfer. Terbentuk akibat reaksi fotokimia dengan bantuan polutan lain seperti NOx, dan Volatile organic compounds. Pajanan jangka pendek/akut dapat menginduksi inflamasi/peradangan pada paru dan menggangu fungsi pertahanan paru dan kardiovaskular. Pajanan jangka panjang dapat menginduksi terjadinya asma, bahkan fibrosis paru. Penelitian epidemiologis pada manusia menunjukan pajanan ozon yang tinggi dapat meningkatkan jumlah eksaserbasi/serangan asma.

c.   Nitrogen Dioksida (NO2)

NO2 bersifat racun terutama terhadap paru. Kadar NO2 yang lebih tinggi dari 100 ppm dapat mematikan sebagian besar binatang percobaan dan 90% dari kematian tersebut disebabkan oleh gejala pembengkakan paru (edema pulmonari). Kadar NO2 sebesar 800 ppm akan mengakibatkan 100% kematian pada binatang-binatang yang diuji dalam waktu 29 menit atau kurang. Percobaan dengan pemakaian NO2 dengan kadar 5 ppm selama 10 menit terhadap manusia mengakibatkan kesulitan dalam bernafas.

d.  Karbon Monoksida (CO)

Asap kendaraan merupakan sumber utama bagi karbon monoksida di berbagai perkotaan.   Data   mengungkapkan   bahwa   60%   pencemaran   udara   di   Jakarta disebabkan karena benda bergerak atau transportasi umum yang berbahan bakar solar terutama berasal dari Metromini. Formasi CO merupakan fungsi dari rasio kebutuhan udara dan bahan bakar dalam proses pembakaran di dalam ruang bakar mesin diesel. Percampuran yang baik antara udara dan bahan bakar terutama yang terjadi pada mesin-mesin yang menggunakan Turbocharge merupakan salah satu strategi untuk meminimalkan emisi CO. Karbon monoksida yang meningkat di berbagai perkotaan dapat mengakibatkan turunnya berat janin dan meningkatkan jumlah kematian bayi serta kerusakan otak. Karena itu strategi penurunan kadar karbon monoksida akan tergantung pada pengendalian emisi seperti pengggunaan bahan katalis yang mengubah bahan karbon monoksida menjadi karbon dioksida dan penggunaan bahan bakar terbarukan yang rendah polusi bagi kendaraan bermotor.

e.   Hidrokarbon (HC)

Hidrokarbon di udara akan bereaksi dengan bahan-bahan lain dan akan membentuk ikatan  baru  yang  disebut  plycyclic  aromatic  hidrocarbon  (PAH)  yang  banyak dijumpai di daerah industri dan padat lalu lintas. Bila PAH ini masuk dalam paru-paru akan menimbulkan luka dan merangsang terbentuknya sel-sel kanker.

f.   Khlorin (Cl2)

Gas Khlorin ( Cl2) adalah gas berwarna hijau dengan bau sangat menyengat. Berat jenis gas khlorin 2,47 kali berat udara dan 20 kali berat gas hidrogen khlorida yang toksik. Gas khlorin sangat terkenal sebagai gas beracun yang digunakan pada perang

dunia ke-1.Selain bau yang menyengat gas khlorin dapat menyebabkan iritasi pada mata saluran pernafasan. Apabila gas khlorin masuk dalam jaringan paru-paru dan bereaksi dengan ion hidrogen akan dapat membentuk asam khlorida yang bersifat sangat  korosif dan  menyebabkan iritasi  dan  peradangan. Gas  khlorin juga  dapat mengalami  proses  oksidasi  dan  membebaskan oksigen  seperti  pada  proses  yang terjadi di bawah ini.

g.   Partikulat Debu (TSP)

Pada umumnya ukuran partikulat debu sekitar 5 mikron merupakan partikulat udara yang dapat langsung masuk ke dalam paru-paru dan mengendap di alveoli. Keadaan ini  bukan berarti bahwa ukuran partikulat  yang lebih besar dari  5  mikron tidak berbahaya, karena partikulat yang lebih besar dapat mengganggu saluran pernafasan bagian atas dan menyebabkan iritasi.

h.  Timah Hitam (Pb)

Gangguan kesehatan adalah akibat bereaksinya Pb dengan gugusan sulfhidril dari protein yang menyebabkan pengendapan protein dan menghambat pembuatan haemoglobin, Gejala keracunan akut didapati bila tertelan dalam jumlah besar yang dapat menimbulkan sakit perut muntah atau diare akut. Gejala keracunan kronis bisa menyebabkan hilang nafsu makan, konstipasi lelah sakit kepala, anemia, kelumpuhan anggota badan, kejang dan gangguan penglihatan.

i.   Sulfur Oksida (SOx)

Pencemaran oleh sulfur oksida terutama disebabkan oleh dua komponen sulfur bentuk gas yang tidak berwarna, yaitu sulfur dioksida (SO2) dan Sulfur trioksida (SO3), yang keduanya  disebut  sulfur  oksida  (SOx).  Pengaruh  utama  polutan  SOx  terhadap manusia adalah iritasi sistem pernafasan. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa iritasi tenggorokan terjadi pada kadar SO2 sebesar 5 ppm atau lebih, bahkan pada beberapa individu yang sensitif iritasi terjadi pada kadar 1-2 ppm. SO2 dianggap pencemar yang berbahaya bagi kesehatan terutama terhadap orang tua dan penderita yang mengalami penyakit khronis pada sistem pernafasan kadiovaskular.

V.  Kesimpulan

Pencemaran udara dapat berasal dari udara itu sendiri, asap kendaraan bermotor, asap pabrik, efek rumah kaca adalah sumber-sumber pencemaran udara. Berbagai zat kimia yang berbahaya dapat merusak kesehatan kita, penyakit-penyakit dapat timbul karena efek pencemaran udara. Selain penyakit, dari segi ekonomi, pendidikan dan sosial budaya penecemaran udara dapat memberikan efek negatif, dan memberikan hal yang tidak baik untuk masa depan negara kita.

Maka dari itu perlu adanya perubahan peraturan dari pemerintah dalam hal pengaturan pengelolaan limbah pabrik dan jumlah kendaraan bermotor. Jumlah kendaraan bermotor yang semakin banyak diiringi oleh jumlah masyarakat yang semakin banyak dapat memperparah pencemaran udara.

Usaha yang keras juga harus juga dimiliki oleh warga negara, karena tanpa usaha tersebut maka walaupun pemerintah berusaha yang keras tidak akan memberikan hasil  yang maksimal sehingga dapat menyegarkan bumi kita kembali seperti dulu kala

.

LAPISAN ATMOSFER DAN FUNGSINYA

LAPISAN ATMOSFER DAN FUNGSINYA

Pengertian Atmosfer

            Atmosfer berasal dari kata amos berarti uap dan sphira berarti bolabumi. Atmosfer merupakan lapisan udara yang menyelimuti bumi. Lapisan atmosfer merupakan campuran dari berbagai unsur (Hartono,2007). Secara umum komposisi saat ini atmosfer kering (tanpa kandungan air) adalah 78,6 % (volume) nitrogen (N₂), 21 % oksigen (O₂), 0,9 % argon (Ar), 0,03 % karbon dioksida (CO₂), dan berbagai jenis gas-gas pada level yang sangat kecil (kurang dari 0,002 %) seperti neon (Ne), helium (He), metana (CH4), kripton (Kr), hidrogen (H2), xenon (Xe), sulfur oksida (SO₂), ozon (O₃) ammonia (NH₃), karbon monoksida (CO), dan sebagainya. Normalnya, air terkandung dalam atmosfer sebagai bentuk uap air sebesar 1-3 % volume (Manahan 2000).

            Atmosfer bumi adalah campuran gas yang secara kimia-fisika relatif homogen pada setiap stratanya, yang membungkus permukaan bumi, dan tetap bertahan karena gravitasi bumi. Dibandingkan dengan diameter bumi (sekitar 12.000 km), atmosfer merupakan lapisan tipis (ketebalan 200-500 km) larutan udara sangat mudah dikompresi maupun diekspansi, dan mengelilingi bumi. Karena pengaruh gravitasi bumi, maka sebagian besar gas-gas penyusun atmosfer terkompresi di bagian bawah dekat permukaan bumi. Makin jauh jarak dari permukaan bumi, maka makin renggang struktur gas-gas penyusun atmosfer, sehingga densitas dan tekanan udara akan semakin rendah.

            Sesungguhnya, atmosfer tidak jauh berbeda dengan lautan yang membungkus permukaan bumi. Keduanya merupakan fluida yang membungkus permukaan bumi dan terikat secara gravitasi. Perbedaan yang mendasar antara atmosfer dan lautan adalah bahwa atmosfer merupakan campuran gas yang dapat dikompresi atau ekspansi sedangkan lautan berisi cairan yang relatif tidak terkompresi. Kemampuan kompresi dan ekspansi atmosfer, secara substansial dipengaruhi oleh tekanan, menyebabkan berbagai fenomena atmosfer seperti angin, mendung, hujan, iklim, cuaca, dan sebagainya (Petty 2008).

Sifat Atmosfer

            Atmosfer berfungsi untuk melindungi bumi dari gangguan benda-benda angkasa dan radiasi sinar matahari. Akibat yang ditimbulkan jika tidak adanya lapisan atmosfer yang melindungi bumi, maka bumi akan bolong akbiat tertabrak benda ruang angkas, misalnya meteor. Suhu yang terjadi di bumi akan sangat extreme antara pagi  dan malam hari.

            Menurut penelitian para ahli, ketebalan lapisan atmosfer ini mencapai 1000km yang diukur dari atas permukaan laut. Selai ketebalannya yang besar, lapisan ini juga memiliki berat 6 miliar ton.

            Menurut Hartono (2007),  lapisan atmosfer sebagai lapisan pelindung bumi memiliki beberapa sifat, yaitu sebagai berikut:

1.      Tidak memiliki warna, tidak berbau, dan tidak memiliki wujud, serta hanya bisa dirasakan oleh indra perasa manusia dalam bentuk angin.

2.      Memiliki berat sehingga dapat menimbulkan tekanan

3.      Memiliki seifat dinamis dan elastic yang dapat mengembang dan mngerut.

            Salah satu unsure yang penting dalam atmosfer adalah uap air. Uap air (H₂O) sangat penting dalam proses dinamika cuaca atau iklim karena dapat mengubah fase (wujud) uap air menjadi cair atau padat melalui kondensasi dan depoisisi. Uap air yang terdapatdi atmosfer merupakan hasilpenguapan dari air laut, danau, kolam, sungai, dan transpirasi tanaman.

Struktur Penyusun Atmosfer

            Secara umum atmosfer, dipelajari dengan membaginya menjadi dua yaitu regional rendah (lower) dan regional atas (upper). Regional bawah adalah atmosfer dari permukaan bumi sampai ketinggian kira-kira 50 km. Studi untuk regional ini merupakan studi meteorologi. Sedangkan studi regional atmosfer atas (> 50 km), dikenal dengan studi aeronomi.

            Dari total ketebalan atmosfer, kira-kira 500 km lebih dari permukaan bumi, terdapat zona (sampai sekitar 90 km) dengan komposisi gas yang relatif tetap dalam perbandingannya. Zona ini berisi gas-gas inert (N₂, O₂, He, Ar) yang berinteraksi dengan energi radiasi yang cukup lemah. Sedangkan bagian zona atas (>100 km), merupakan zona yang menerima radiasi dengan intensitas dan energi yang sangat tinggi. Energi spektrum ini memungkinkan terjadinya reaksi molekuler untuk ionisasi, fotolisis, radikalisasi, dan sebagainya. Pada zona ini komposisi menjadi tidak seragam baik karena perubahan altitude maupun latitudnya. Berdasarkan kehomogenan komposisi dan kerapatan pada setiap ketinggian (altitude) dibagi dalam dua lapisan, yaitu:

1.      Lapisan homosfer, merupakan lapisan bawah atmosfer (kurang dari 80 km) yang terdiri atas campuran gas permanen 99,9 % massa atmosfer total dengan perbandingan komposisi tertentu yang tetap untuk setiap segmen altitud. Secara kimia homogen/larutan homogen, pada ketinggian yang sama komposisi kimia dan sifat fisika gas-gas penyusunnya relatif homogen. Jadi lapisan homosfer ini tersusun atas lapisan-lapisan homogen yang tersusun sampai ketinggian 80 km. Terdiri atas troposfer, stratosfer, dan mesosfer.

2.      Lapisan heterosfer, lapisan di atas homosfer yang terdiri atas gas-gas lebih ringan (seperti hidrogen dan helium). Dominasi gas-gas ini berubah karena perbedaan altitude, sehingga perbandingan komposisi berubah-ubah, karena diisi dengan gas-gas yang relatif lebih ringan, mono atau diatomic (seperti hidrogen dan helium). Komposisi yang kurang dari 0,1 % dari massa atmosfer, volume ruang yang sangat besar, dan tekanan yang sangat rendah, menyebabkan distribusi gas-gas di lapisan ini sangat besar. Jarak antar gas relatif jauh, tidak banyak interaksi. Partikel gas-gas di lapisan ini sangat besar dipengaruhi radiasi dan keadaan luar atmosfer. Pada lapisan heterosfer ini, komposisi berubah/heterogen walaupun di altitude yang sama, salah satunya karena intensitas radiasi yang berfluktuasi sangat besar di siang dan malam, serta kapasitas panas yang rendah dari gas-gas yang mayoritas monoatomik, radikal, atau dalam keadaan tereksitasi.

Pembagian lapisan atmosfer juga dapat dilakukan dengan mempelajari sifat keteraturan perubahan sifat fisik (tekanan dan temperatur). Dalam hal ini, atmosfer bumi dibagi menjadi 4 lapisan utama. Keempat lapisan utama tersebut adalah:

1.      Troposfer, berada dalam ketinggian dari permukaan bumi sampai ketinggian rata-rata 11 km, temperature rata-rata 15 ^oC dipermukaan laut menurun dengan bertambahnya ketinggian sampai kira-kira -56 ^oC di bagian atas (tropopause),

2.      Stratosfer, dari ketinggian rata-rata 11 km sampai kira-kira 50 km, temperature rata-rata naik dari -56 ^oC sampai -2 ^oC di bagian atas (stratopause), kenaikan temperature ini utamanya karena penyerapan radiasi ultraviolet oleh ozon di atmosfer,

3.      Mesosfer, lapisan diatas stratosfer (50 km) sampai dalam ketinggian rata-rata 85 km , profil temperatur sama dengan troposfer, menurun dengan bertambahnya ketinggian, dari -2 ^oC sampai sekitar -92 ^oC di bagian lapisan paling atas (mesopause).

4.      Termosfer, merupakan lapisan yang paling tinggi dari atmosfer mulai 85 km sampai dengan rata-rata 500 km, berisi lapisan gas dengan kerapatan rendah, profil temperatur naik sampai 1200 ^oC, kenaikan ini utamanya karena penyerapan radiasi dengan panjang gelombang < 200 nm oleh spesies gas-gas penyusun termosfer.

            Diantara tiap-tiap dua lapisan atmosfer, terdapat lapisan antara (transisi) yang merupakan batas antar muka kedua lapisan. Lapisan batas (antara) berfungsi utama adalah menjaga eksistensi masing-masing lapisan tidak bercampur. Ada 3 lapisan transisi di atmosfer, yaitu:

1.      Tropopause, lapisan transisi antara troposfer dan stratosfer

2.      Stratopause, lapisan transisi antara stratosfer dan mesosofer, dan

3.      Mesopause, lapisan transisi antara mesosfer dan termosfer

Setiap lapisan utama dan lapisan transisi atmosfer, mempunyai karakteristik dan peran spesifik, merupakan bagian sistem atmosfer. Sistem atmosfer ini didesain dalam rangka menopang kehidupan manusia dan kelangsungan sistem lingkungan di bumi. Sinergi setiap lapisan ini diciptakan dengan tugas masing-masing, untuk bersama-sama membuat kondisi bumi sangat layak untuk berlangsungnya kehidupan.

Proses Pembentukan Lapisan Atmosfer Bumi

            Studi tentang atmosfer awalnya dilakukan untuk memahami fenomena-fenomena yang berhubungan dengan permukaan bumi seperti cuaca/iklim, fenomena pembiasan sinar matahari saat terbit dan tenggelam, serta kelap-kelipnya bintang, komet, meteor, dan lain-lain.

            Bumi diperkirakan dibentuk beberapa saat setelah penciptaan jagad raya, kira-kira 5 milyar tahun yang lalu. Dan diperkirakan 500 juta pertama setelah penciptaannya, atmosfer dengan kerapatan tinggi, berisi asap seperti pada nebula matahari, utamanya adalah hidrogen. Bersamaan dengan proses pendinginan gas-gas lain dibentuk dari uap dan gas (asap) yang dikeluarkan dari dalam bumi hasil reaksi-reaksi fusi atau asap dari luar bumi (proses pendinginan planet lain atau bintang atau komet). Asap tersebut diperkirakan terdiri atas utamanya hidrogen (H₂), uap air (H₂O), methana (CH₄), dan karbon dioksida (CO₂). Sampai kira-kira 3,5 juta tahun yang lalu, atmosfer diperkirakan terdiri atas CO₂, CO, H₂O, N₂, dan H₂. Karbon dioksida ini menjadi dominan, karena proses oksidasi termal yang berlangsung milyaran tahun dan tidak banyak dimanfaatkan untuk proses lain. Keberadaan air, menyebabkan pengurangan gas CO₂, melalui proses pelarutan manjadi garam karbonat atau batuan karbonat. Bumi makin mengeras.

            Pada awal penciptaan, atmosfer bumi tidak memiliki molekul-molekul atau atom-atom oksigen bebas di dekat permukaan. Data-data yang menjelaskan ini tersimpan pada formasi batuan purba yang dominan mengandung besi dan uranium, dengan keadaan tereduksi. Unsur-unsur tersebut tidak ditemui lagi pada batuan Precambrian dan yang lebih muda (< 3 juta tahun). Atmosfer bawah pada saat itu lebih bersifat reduktor karena belum mengandung oksigen. Namun beberapa penyelidikan menyebutkan pada bagian atas terdapat molekul oksigen yang cukup melimpah, didesain untuk membentuk lapisan ozon.

            Satu juta tahun yang lalu, ketika bumi sudah cukup dingin, diciptakan organisma-aquatik awal yang oleh para kosmolog dinamakan blue-green algae (tidak ada satupun toeri ilmiah yang dengan meyakinkan dapat membuktikan alga ini terbentuk dengan sendirinya atau karena evolusi alam).  Kehidupan ini masih terbatas pada perairan. Organisma ini, mulai ditugaskan untuk menggunakan energi dari matahari yang tidak terserap ozone, memecah molekul air dan karbon dioksida, dan menggabungkan kembali menjadi senyawa organik esensial dan membuat molekul oksigen. Inilah pertama kali proses fotosintesis terjadi. Walaupun terjadi respirasi yang melepaskan kembali CO₂, tetapi pertumbuhan alga ini cukup besar dengan mendeposit carbon ke jaringan/senyawa organiknya. Proses awal ini berlangsung selama ratusan ribu tahun, sehingga cukup membuat akumulasi oksigen di atmosfer. Bersamaan dengan meningkatnya oksigen (O₂) tersebut, kadar karbon dioksida (CO₂) menurun. Proses ini berlangsung terus, sampai kadar oksigen di permukaan menjadi cukup besar.

            Dalam kesimpulan berbagai penelitian atmosfer awal, terdapat dua proses utama yang mengarah pada perubahan komposisi atmosfer. Pertama, adanya tumbuhan yang mengkonversi karbon dioksida menjadi massa jaringan organik, dengan mengeisikan oksigen ke atmosfer. Kedua peluruhan batuan pyrite yang melepaskan sulfur sehingga kadar sulfur di lautan menjadi tinggi. Proses oksidasi sulfur menurunkan oksigen di atmosfer. Walaupun secara meyakinkan perubahan konsentrasi oksigen di atmosfer ini tidak diketahui penyebab jelasnya, namun periode naiknya oksigen ini menjadikan bumi layak bagi kehidupan hewan dan manusia di jaman-jaman berikutnya.

            Pada atmosfer bagian atas, sebagian molekul-molekul oksigen (O₂) bekerja menyerap energi UV dari matahari dan terpecah menjadi atom oksigen tunggal. Sebagian molekul oksigen tunggal ini berkoalisi dengan molekul oksigen yang masih ada mulai membentu ozon (O₃).Ozon ini akan menyerap UV dengan panjang gelombang yang berbeda, kembali pecah menjadi O₂ dan O. Akumulasi ozon dalam jutaan tahun ini menghasilkan lapisan ozon di bagian atas (sekarang dikenal dengan troposfer). Lapisan ini bereaksi terus menerus dan sangat efektif menyerap UV (200-300 nm), dan melindungi permukaan bumi dari irradiasi UV kuat dari matahari. Reaksi ini merupakan desain siklus yang berkesetimbangan di lapisan ozon atmosfer. Keberadaan lapisan ozon ini, membuat daratan di Bumi menjadi mungkin untuk diberi kehidupan. Radiasi yang diterima permukaan bumi menjadi lebih kecil dan cukup untuk menjaga ikatan senyawa organik tetap utuh. Daratan di Bumi menjadi cukup dingin, untuk memulai kehidupan. Tumbuhan produsen sederhana dan perintis, mulai dipindahkan ke daratan. 

A.   Troposfer

            Troposfer merupakan lapisan atmosfer yang paling dekat dan berinterakasi langsung dengan permukaan bumi. Posisi ini menyebabkan dinamika pada keduanya, baik di permukaan bumi maupun di troposfer, akan saling mempengaruhi satu sama lain. Perubahan tekanan atau suhu di troposfer akan berpengaruh pada dan juga dipengaruhi oleh permukaan bumi. Bentuk permukaan bumi (terrain atau kekasaran), akan sangat berpengaruh pada turbulensi troposfer. Perubahan komposisi troposfer juga sangat besar karena pengaruh emisi gas-gas dari bumi. Pencemaran karena kegiatan manusia sangat berpengaruh besar pada lapisan troposfer ini. Perubahan tekanan, aliran, suhu, dan stabilitas troposfer, akan berpengaruh langsung pada permukaan bumi. Sebaliknya, fenomena hujan, uap air, angin, badai, kekeringan dan seterusnya, merupakan contoh keadaan di bumi yang langsung dipengaruhi oleh kondisi troposfer.

            Lapisan troposfer, berisikan kira-kira lebih dari 80 % total massa atmosfer. Gas-gas yang berada dalam troposfer merupakan gas-gas poliatomik dan berdensitas relatif lebih besar. Gas-gas rumah kaca, oksigen dan nitrogen dominan di lapisan troposfer. Uap air, awan, hujan (presipitasi), merupakan variabel gas yang sangat berpengaruh besar pada fenomena troposfer.

            Gas Rumah Kaca (GRK) adalah gas-gas poliatomik yang menjadi konstituen atmosfer, baik alamiah maupun karena kegiatan manusia, yang menyerap dan mengemisikan kembali radiasi inframerah (energi panas). Secara alamiah GRK ini berkontribusi besar dalam menjaga suhu atmosfer tetap hangat untuk menopang reaksi kimia dan biokimia di permukaan bumi. Dalam termodinamika kimia, zat-zat poliatomik ini menyerap energi tinggi (UV panjang atau IR) dan setelah mengalami proses internal molekul (dilatasi, translasi, dan sebagainya) akan mengemisikan kembali dalam bentuk spektrum dengan energi labih rendah (gelombang lebih panjang dan panas). Mekanisme tersebut terkait dengan kesetimbangan energi yang terjadi di lapisan troposfer.

B.   Stratosfer

            Lapisan stratosfer merupakan lapisan yang berada di atas troposfer. Kedua lapisan ini dibatasi oleh lapisan batas, tropopause, merupakan kondisi perubahan lapse rate (dari lapse rate negatif (troposfer) menuju lapse rate positif (stratosfer)). Ketebalan stratosfer kira-kira 40 km (altitude 10-16 km sampai dengan sekitar 50 km). Lapisan ini ditandai dengan naiknya temperatur lingkungan sebagai fungsi pertambahan altitude. Fenomena ini disebabkan penyerapan spektrum ultra violet (UV) energi yang lebih tinggi di bagian lebih atas, karena makin banyaknya molekul-molekul poliatomik. Sedangkan di bagian lebih bawah, penyerapan spektrum UV lebih rendah, sebanding dengan penurunan jumlah molekul poliatomik dan meningkatnya molekul diatomic atau monoatomik. Secara termodinamika, molekul poliatomik akan menyerap spektrum energi tinggi yang sesuai dan berpotensi meradiasikan spektrum infra red (IR) lebih besar.

            Lapisan stratosfer bagian atas didominasi oleh proses pembentukan ozon dengan menyerap energi UV tinggi, dan meradiasikan IR tinggi. Sedangkan bagian bawah, didominasi oleh proses pemecahan ozon dengan menyerap UV lebih rendah, dan meradiasikan IR lebih rendah dibanding bagian atas. Secara termodinamika, IR mempunyai panjang gelombang lebih pendek dibanding UV. Spektrum panjang gelombang lebih panjang (energi rendah) akan menimbulkan efek panas, sedangkan spektrum panjang gelombang lebih pendek (energi lebih tinggi) lebih menimbulkan efek perubahan ikatan molekuler.

            Pada lapisan stratosfer, fungsi ini (penyerapan spectrum) diwakili oleh desain siklus pembentukan dan pemecahan ozon dilapisan ozonosfer (stratosfer). Siklus pembentukan dan pemecahan ozon memanfaatkan spektrum radiasi ultra violet dengan panjang gelombang 185 – 240 nm dan 280 – 320 nm. Hal ini dijelaskan oleh Crutzen Molina & Rowland (peraih nobel fo chemistry, 1995). Dalam penjelasannya disebutkan, secara alamiah pembentukan ozon dan   pemecahan ozon terjadi secara alaiah dan merupakan siklus yang berkesetimbangan, diperkirakan reaksinya sebagai berikut:

pembentukan ozon (O3) alamiah (menyerap UV λ » 185-240 nm)

O₂ + hv                 2 O

 O + O₂                  O₃  

dan pemecahan ozon alamiah (menyerap UV λ » 280-320 nm)

O₃ + hv                 O  + O₂

O + O₃                  2 O₂

            Dan lebih detail telah dijelaskan memalui “Chapman Reactions”, bahwa ozon terbentuk melalui rekasi yang sama dengan di atas. Selanjutnya, ketika ozon yang terbentuk menyerap UV, akan terjadi kesetimbangan reaksi pemecahan dan pembentukan (Chapman 1930):

O₃ + hv -> O₂ + O (3)

O + O₂ -> O₃        (2)

atau ozon juga bisa mengalami pemecahan ketika bereaksi dengan O radikal, yang berada di atmosfer, hasil reaksi pemecahan oksigen, seperti reaksi 1 di atas:

O + O₃ -> O₂ + O₂     (4)

            Pada reaksi-reaksi di atas, proses pembentukan ozon, makin lambat dengan bertambahnya altitude, sementara proses pemecahan ozon makin cepat. Pada area kesetimbangan pembentukan-pemecahan ozon, jumlah energi dan gas terlibat dalam reaksi juga setimbang. Sehingga secara   relatif jumlah ozon (O₃), oksigen (O₂) dan oksigen radikal (O) dalam kondisi steady, diatur dengan kuantitas penyerapan spektrum UV. Secara alamiah, jumlah elemen yang terlibat dalam reaksi ini sebanding dengan jumlah UV energi menengah (185 nm – 320 nm) yang masuk ke atmosfer. Dengan demikian tidak ada sisa spektrum UV energi menengah yang signifikan untuk bisa terus sampai ke permukaan bumi.

C.   Mesosfer

            Lapisan mesosfer ditandai dengan penurunan suhu (temperatur) udara dengan bertambahnya altitude (ketinggian dari permukaan bumi). Laju penurunan temperatur tersebut dilaporkan rata-rata 0,4°C per seratus meter. Penurunan suhu (temperatur) udara ini menandakan mesosfer memiliki kesetimbangan termal negatif.

            Temperatur tertinggi di mesosfer hampir mendekati -2 °C, di dekat stratopause. Sedangkan di bagian paling atas mesosfer dekat dengan mesopause, yaitu lapisan batas antara mesosfer dengan lapisan termosfer, temperaturnya diperkirakan mencapai sekitar -92 °C. Di daerah mesosfer ini, kadang teramati sebagai daerah dengan fenomena aurora. Ini terjadi karena proses ionisasi gas-gas yang menyusunnya. Pada struktur atmosfer yang dijelaskan sebelumnya (lihat gambar 3), mesosfer dan termosfer masuk dalam wilayah ionosfer. Pada wilayah ionosfer ini, proses reaksi yang dominan adalah ionisasi karena gas-gas menerima radiasi spektrum energi lengkap dari matahari. Spektrum energi tinggi ini yang sangat berpengaruh pada orbital elektron setiap atom, sehingga terjadi proses-proses yang berkaitan dengan ionisasi.

            Pada lapisan mesosfer ini konsentrasi gas ozon makin berkurang tajam ketika altitude makin tinggi, sehingga UV terserap juga makin sedikit. Sebagai akibatnya suhu makin ke atas akan makin turun.

D.   Termosfer

            Lapisan ini merupakan tempat terjadinya ionisasi partikel-partikel yang dapat memberikan efek pada perambatan/refleksi gelombang radio, baik gelombang panjang maupun pendek. Disebut dengan termosfer karena terjadi kenaikan temperatur (inversi) yang sangat tinggi pada lapisan ini. Temperatur pada lapisan termosfer ini sangat tergantung pada aktifitas matahari (sunspots atau flares). Kuatnya radiasi matahari (active sun) menyebabkan suhu di termosfer pada lapisan paling atas sangat tinggi, mencapai sekitar 1700 ^oC . Namun pada aktivitas matahari yang cukup rendah, seperti malam hari atau kondisi quiet sun, suhu termosfer menjadi cukup rendah, sekitar 300 ^oC. Pengurangan altitude, menyebabkan perubahan suhu termosfer menurun sangat besar. Perubahan ini terjadi karena menurunnya serapan radiasi sinar ultra ungu terutama UV gelombang sangat pendek (< 0.1 μm) oleh gas-gas penyusun termosfer.

            Pada bagian atas termosfer, radiasi UV pendek begitu kuat menyebabkan reaksi kimia (ionisasi). Hasil rekasi ionisasi ini membentuk lapisan bermuatan listrik yang dikenal dengan nama ionosfer. Lapisan ionosfer ini yang kemudian diketahui dapat memantulkan gelombang radio dan menyebabkan atmosfer memiliki sifat-sifat yang sangat penting.