Pencemaran Udara: Gas Rumah Kaca

Gas rumah kaca merupakan suatu fenomena dimana gelombang pendek radiasi matahari menembus atmosfer dan berubah menjadi gelombang panjang ketika mencapai permukaan bumi.Singkatnya kumpulan gas yang menghalangi sinar pantulan dari bumi disebut dengan gas rumah kaca (green house gases), sedangkan efek yang ditimbulkan oleh gas rumah kaca ini disebut dengan efek rumah kaca (green house effect).

Keberadaan gas rumah kaca di atmosfer seperti selimut yang membuat bumi tetap hangat.Secara alami, konsentrasi gas rumah kaca sebenarnya berubah setiap saat yang diikuti dengan berubahnya iklim.Periode ketika iklim menjadi hangat menunjukkan bahwa konsentrasi gas rumah kaca di atmosfer saat itu tinggi, sedangkan periode ketika iklim menjadi lebih dingin menunjukkan bahwa konsentrasi gas rumah kaca di atmosfer adalah rendah.Perubahan tersebut sebenarnya merupakan siklus alami yang terjadi dalam skala waktu ribuan bahkan jutaan tahun setiap periode.Gas Rumah Kaca memiliki kemampuan menyerap radiasi infra merah yang berasal dari radiasi terestrial, awan, atau dari atmosfer. Alaminya, keberadaan gas rumah kaca sangat penting untuk mempertahankan suhu bumi tetap hangat. Akan tetapi, jika konsentrasinya melebihi batas normal, gas-gas ini dapat menyebabkan terjadinya pemanasan di permukaan bumi yang berimbas pada kenaikan temperatur permukaan bumi.

A. Sumber Gas Rumah Kaca

Atmosfer bumi terdiri dari berbagai lapisan, yaitu berturut-turut dari lapisan bawah ke atas adalah troposfer, stratosfer, mesosfer, dan termosfer.Troposfer adalah lapisan terendah yang tebalnya kira-kira sampai dengan 10 kilometer di atas permukaan bumi.Dalam troposfer ini terdapat gas-gas rumah kacayang dapat terbentuk secara alami maupun sebagai akibat pencemaran.Gas Rumah Kaca (GRK) yang berada di atmosfer (troposfer) dihasilkan dari berbagai kegiatan manusia terutama yang berhubungan dengan pembakaran bahan bakar fosil (minyak, gas, dan batubara) seperti pada pembangkitan tenaga listrik, kendaraan bermotor, AC, komputer, memasak.Selain itu Gas Rumah Kaca juga dihasilkan dari pembakaran dan penggundulan hutan serta aktivitas pertanian dan peternakan.Dalam Protokol Kyoto, ada enam gas rumah kaca yang dikategorikan berbahaya sehingga emisinya harus dapat dikendalikan. Keenam gas tersebut adalah karbon dioksida (CO₂), metana (CH₄), nitrous oksida (N₂O), sulfur heksafluorida (SF₆), perfluorokarbon (PFC), dan hidrofluorokarbon (HFC). Selain keenam gas tersebut, ada beberapa gas lain yang juga dapat memberikan kontribusi pada pemanasan global, yaitu uap air (H₂O) dan ozon troposferik (O₃). Gas rumah kaca bersifat tidak reaktif (inert) dan memiliki waktu tinggal yang sangat lama di atmosfer (dapat mencapai ratusan tahun). Oleh karena itu, gas ini dapat bertahan sangat lama di atmosfer dan bersifat akumulatif sehingga efek rumah kaca yang diakibatkan akan sangat berbahaya jika emisinya tidak terkendali.

Karbondioksida (CO₂)

K Karbon dioksida (rumus kimia: CO₂) atau zat asam arang adalah sejenis senyawa kimia yang terdiri dari dua atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan sebuah atom karbon. Ia berbentuk gas pada keadaan temperatur dan tekanan standar dan hadir di atmosfer bumi. Karbon dioksida di atmosfer bumi dianggap sebagai gas kelumit dengan konsentrasi sekitar 385 ppm berdasarkan volume dan 582 ppm berdasarkan massa. Massa atmosfer bumi adalah 5,14×10¹⁸ kg, sehingga massa total karbon dioksida atmosfer adalah 3,0×10¹⁵ kg (3.000 gigaton). Konsentrasi karbon dioksida bervariasi secara musiman. Di wilayah perkotaan, konsentrasi karbon dioksida secara umum lebih tinggi, sedangkan di ruangan tertutup, ia dapat mencapai 10 kali lebih besar dari konsentrasi di atmosfer terbuka.

Kenaikan konsentrasi gas CO₂ ini disebabkan oleh kenaikan pembakaran bahan bakar minyak (BBM), batu bara dan bahan bakar organik lainnya yang melampaui kemampuan tumbuhan-tumbuhan dan laut untuk mengabsorbsinya.

Metana (CH₄)

Metana adalah hidrokarbon paling sederhana yang berbentuk gas dengan rumus kimia CH4 .Metana murni tidak berbau, tapi jika digunakan untuk keperluan komersial, biasanya ditambahkan sedikit bau belerang untuk mendeteksi kebocoran yang mungkin terjadi. Sebagai komponen utama gas alam , metana adalah sumber bahan bakar utama.

Metana yang merupakan komponen utama gas alam juga termasuk gas rumah kaca.Merupakan insulator yang efektif, mampu menangkap panas 20 kali lebih banyak bila dibandingkan karbondioksida. Metana dilepaskan selama produksi dan transportasi batu bara , gas alam , dan minyak bumi . Metana juga dihasilkan dari pembusukan limbah organik di tempat pembuangan sampah ( landfill), bahkan dapat keluarkan oleh hewan-hewan tertentu, terutama sapi , sebagai produk samping dari pencernaan. Gas ini efeknya lebih parah daripada CO₂, tetapi jumlahnya jauh lebih sedikit dibanding CO₂, sehingga dampaknya tidak sebesar CO₂.

Setengah dari waktu hidup metana di atmosfer adalah selama 6 tahun. Jumlah metana di atmosfer pada tahun 1998 adalah 1745 ppb, meningkat dari konsentrasi pada tahun 1750 sebesar 700 ppb. Tahun 2008, konsentrasi metana yang cenderung konstan sejak tahun 1998 meningkat menjadi 1800 ppb, dan tahun 2010 di kutub utara mencapai 1850 ppb. Berdasarkan penelitian pada tahun 1995, sumber emisi metana sebesar 60 % berasal dari aktivitas manusia yang meliputi pertanian, pertambangan mineral, pengolahan lahan, dan sistem minyak dan gas bumi. Sebanyak 40 % sisanya berasal dari emisi sumber-sumber alam, terutama lahan basah, dan hidrat gas.

Nitrogen Oksida (N₂O)

Nitrogen oksida adalah gas insulator panas yang sangat kuat.Sumber N2O berasal dari lahan, pembakaran biomassa, kegiatan pertanian, dan proses industri.Nitrogen oksida dapat menangkap panas 300 kali lebih besar dari karbondioksida.Konsentrasi gas ini telah meningkat 16 persen bila dibandingkan masa pre-industri.

N₂O di atmosfer memiliki waktu hidup yang relatif lama (diperkirakan mencapai 120 tahun, IPCC 2006) , serta memilki kapasitas penyerapan energi (radiasi matahari dalam bentuk gelombang pendek) yang tinggi per molekul.

Chloro-Fluoro-Carbon (CFC)

CFC atau yang disebut sebagai Freon merupakan zat-zat yang tidak mudah terbakar dan tidak terlalu toksik .Gas ini dihasilkan oleh pendingin-pendingin yang menggunakan freon, seperti kulkas, AC, dll. Gas ini selain mampu menahan panas juga mampu mengurangi lapisan ozon, yang berguna untuk menahan sinar ultraviolet masuk ke dalam bumi. Pada lapisan atmosfir yang tinggi, ikatan C-Cl akan terputus menghasilkan radikal-radikal bebas klorin. Radikal-radikal inilah yang merusak ozon.CFC sekarang ini telah digantikan oleh senyawa-senyawa yang lebih ramah lingkungan.

Hidro-Fluoro-Carbon (HFCs)

HFCs ini juga disebut sebagi Freon. Gas ini juga dihasilkan oleh pendingin-pendingin yang menggunakan freon, seperti kulkas, AC, juga terbentuk selama manufaktur berbagai produk, termasuk busa untuk insulasi, perabotan (furniture), dan tempat duduk di kendaraan dan dapat menimbulkan pemanasan global.

Sulfur Heksafluorida (SF₆)

Konsentrasi gas ini di atmosfer meningkat dengan sangat cepat, walaupun masih tergolong langka di atmosfer tetapi gas ini mampu menangkap panas jauh lebih besar dari gas-gas rumah kaca yang telah dikenal sebelumnya. Hingga saat ini sumber industri penghasil gas ini masih belum teridentifikasi.

Selain keenam gas rumah kaca itu ada juga gas rumah kaca lainnya seperti :

Uap Air

Gas rumah kaca yang paling banyak adalah uap air yang mencapai atmosfer akibat penguapan air dari laut, danau dan sungai.Uap air adalah gas rumah kaca yang timbul secara alami dan bertanggungjawab terhadap sebagian besar dari efek rumah kaca.Konsentrasi uap air berfluktuasi secara regional, dan aktifitas manusia tidak secara langsung mempengaruhi konsentrasi uap air kecuali pada skala lokal.Dalam model iklim, meningkatnya temperatur atmosfer yang disebabkan efek rumah kaca akibat gas-gas antropogenik akan menyebabkan meningkatnya konsentrasi uap air mengakibatkan meningkatnya efek rumah kaca; yang mengakibatkan meningkatnya temperatur; dan kembali semakin meningkatkan jumlah uap air di atmosfer. Keadaan ini terus berkelanjutan sampai mencapai titik ekuilibrium (kesetimbangan).Oleh karena itu, uap air berperan sebagai umpan balik positif terhadap aksi yang dilakukan manusia yang melepaskan gas-gas rumah kaca seperti CO₂.Perubahan dalam jumlah uap air di udara juga berakibat secara tidak langsung melalui terbentuknya awan.Semakin meningkatnya suhu bumi, maka air (laut, danau, dll) akan semakin banyak yang menguap dan menambah jumlah uap air di atmosfer, dengan kondisi demikian suhu bumi pun akan semakin meningkat, karena uap air juga merupakan gas rumah kaca.

Nitrogen triflorida (NF₃)

NF₃ merupakan salah satu satu gas yang lebih berbahaya karena ratusan kali lebih kuat menyimpan panas daripada karbon dioksida dan bersumber dari teknologi layar flat-panel.Kadar nitrogen triflorida di udara diperkirakan meningkat empat kali lipat beberapa tahun terakhir dan 30 kali lipat sejak 1978. Namun, peningkatan tersebut hanya menyumbang 0,04 persen dari total efek pemanasan global yang disebabkan oleh karbon dioksida. Gas ini biasanya digunakan sebagai semacam pembersih pada industri manufaktur televisi dan monitor komputer serta panel.Nitrogen triflorida yang dihitung dengan skala bagian per triliun di udara selama ini memang dianggap ancaman tak berarti.Menurut profesor geofisika Ray Weiss di Lembaga Oseanografi, upaya awal untuk mengetahui jumlah gas tersebut di udara memang diremehkan mengingat jumlahnya yang tak terlalu besar

Sulfur dioksida (SO₂)
Nitrogen monoksida (NO)

Gambar 1 NO di udara

B .Proses Terjadinya Gas Rumah Kaca

Proses terjadinya efek gas rumah kaca, yaitu sinar matahari memancarkan radiasi ultraviolet ke bumi yang akan diterima oleh bumi dan dipantulkan kembali dalam bentuk radiasi inframerah. Atmosfer akan meneruskan radiasi inframerah ini ke luar angkasa. Namun, dengan adanya gas rumah kaca yang terperangkap di atmosfer akan menyebabkan dipantulkannya kembali radiasi inframerah ini ke bumi. Ditambah dengan radiasi ultraviolet dari matahari, maka akan menyebabkan naiknya suhu permukaan bumi.

Atmosfer adalah lapisan dari berbagai macam gas yang menyelimuti bumi, dan merupakan mesin dari sistem iklim secara fisik.Ketika pancaran/radiasi dari matahari yang berupa sinar tampak atau gelombang pendek memasuki atmosfer, beberapa bagian dari sinar tersebut direfleksikan atau dipantulkan kembali oleh awan-awan dan debu-debu yang terdapat di angkasa, sebagian lainnya diteruskan ke arah permukaan daratan.Kurang lebih 30% radiasi matahari yang mencapai tanah dipantulkan kembali ke angkasa dan diserap oleh uap, gas karbon dioksida, nitrogen, oksigen, dan gas-gas lain di atmosfer.Sisanya yang 70% diserap oleh tanah, laut, dan awan.Proses pancaran sinar matahari dari angkasa menembus atmosfer sampai menuju permukaan bumi hingga dapat kita rasakan suhu bumi menjadi hangat disebut efek rumah kaca. Tanpa ada efek rumah kaca di sistem ikim bumi, maka bumi menjadi tidak layak dihuni karena suhu bumi terlalu rendah (minus). Sinar matahari yang tidak terserap permukaan bumi akan dipantulkan kembali dari permukaan bumi ke angkasa. Sebagaimana telah dijelaskan di atas, sinar tampak adalah gelombang pendek, setelah dipantulkan kembali berubah menjadi gelombang panjang yang berupa energi panas (sinar inframerah), yang kita rasakan.Namun sebagian dari energi panas tersebut tidak dapat menembus kembali atau lolos keluar ke angkasa, karena lapisan gas-gas atmosfer sudah terganggu komposisinya (komposisinya berlebihan). Akibatnya energi panas yang seharusnya lepas keangkasa (stratosfer) menjadi terpancar kembali ke permukaan bumi (troposfer) atau adanya energi panas tambahan kembali lagi ke bumi dalam kurun waktu yang cukup lama, sehingga lebih dari dari kondisi normal, inilah efek rumah kaca berlebihan karena komposisi lapisan gas rumah kaca di atmosfer terganggu, akibatnya memicu naiknya suhu rata-rata dipermukaan bumi .

Gambar 2 Gas Rumah Kaca

C. Dampak Gas Rumah Kaca

Iklim di Bumi Menjadi Tidak Stabil

Akibat meningkatnya suhu permukaan bumi maka sebagan gunung-gunung es telah mencair dan mengakibatkan kenaikan air laut. Hal ini juga menyebabkan daerah-daerah yang dulunya mengalami kejadian salju ringan mungkin dimasa mendatang tidak akan mengalaminya lagi. Temperatur pada saat musim kemarau maupun musim dingin akan terasa meningkat, bahkan sekarang di daerah perkotaan sudah bisa dirasakan panasnya suhu meskipun sedang musim penghujan. Selain itu, kondisi ini juga berdampak pada molekul air yang akan semakin cepat mengalami penguapan dari permukaan tanah dan bukan tidak mungkin cuaca pun akan semakin ekstrim sehingga akan lebih sering terjadi badai, putting beliung maupun banjir.

Peningkatan Permukaan Air Laut

Mencairnya gunung-gunung es yang berada di kutub belakangan ini brdampak pada meningginya permukaan air laut antara 10 – 25 cm selama abad 20 dan diprediksi akan terjadi peningkatan air laut hingga 8 – 99 cm pada abad 21. Hal ini dapat memicu terjadinya erosi pada tebing pesisir pantai, semakin sering terjadi banjir rob, mengancam kepunahan ekosistem di laut maupun di darat bahkan bias menenggelamkan beberapa pulau di dunia.

Krisis Pangan

Dengan adanya kejadian ini, menyebabkan bumi dalam kondisi yang lebih hangat.Ada beberapa daerah yang diuntungkan namun lebih banyak daerah yang mendapatkan dampak negative. Namun pada dasarnya tanaman-tanaman yang ada di bumi baik berupa tanaman pangan ( sayur, buah ) maupun tanaman kayu berpotensi lebih besar mendapat gannguan dari serangan hama dan penyakit

Gangguan Ekologis

Sebagai bentuk keberlanjutan manusia dalam mengekspansi bumi ini maka akan mengakibatkan hewan dan tumbuh-tumbuhan menjadi mahkluk hidup yang paling terancam dalam perkembangan efek rumah kaca. Banyak jenis makhluk hidup akan terancam punah akibat perubahan iklim dan gangguan pada kesinambungan wilayah ekosistem (fragmentasi ekosistem). Terumbu karang akan kehilangan warna akibat cuaca panas, menjadi rusak atau bahkan mati karena suhu tinggi. Para peneliti memperkirakan bahwa 15%-37% dari seluruh spesies dapat menjadi punah di enam wilayah bumi pada 2050.Keenam wilayah yang dipelajari mewakili 20% muka bumi (Jhamtani, 2007).

Terutama yang termasuk kedalam kelompok stenotermal yang memiliki daya toleransi atau kisaran suhu yang sempit.Berbeda dengan hewan eurytermal yang memiliki kisaran toleransi suhu yang luas (Swasta, 2003).

Terumbu karang memiliki peranan penting bagi keanekaragaman organisme laut.Masalah secara global terjadi akibat semakin meningkatnya kandungan karbon dioksida dan efek rumah kaca pada atmosfer dan mendorong naiknya suhu permukaan laut (yang diduga juga menyebabkan pemutihan dan kematian karang) serta meningkatkan derajat keasaman air laut. Air laut yang semakin asam akan membuat ion karbonat berkurang sehingga menurunkan kemampuan karang untuk membangun kerangka. Jika terumbu karang tidak dapat beradaptasi maka akan mempengaruhi fungsi ekosistem terumbu karang dan struktur geologi terumbu karang serta mempengaruhi fungsi pesisir dan juga akan mempengaruhi masayarakat sekitar yang bergantung dari ekosistem terumbu karang

Sosial Politik

Produksi pertanian tanaman pangan dan perikanan akan berkurang akibat banjir, kekeringan, pemanasan dan tekanan air, kenaikan air laut, serta angin yang kuat. Perubahan iklim juga akan mempengaruhi jadwal panen dan jangka waktu penanaman. Peningkatan suhu 10C diperkirakan menurunkan panen padi sebanyak 10%.Kejadian-kejadian diatas akan menimbulkan permasalahan baik penyebaran penyakit maupun pengungsian-pengungsian

Risiko Kesehatan

Cuaca yang ekstrim akan mempercepat penyebaran penyakit baru dan bisa memunculkan penyakit lama. Badan Kesehatan PBB memperkirakan bahwa peningkatan suhu dan curah hujan akibat perubahan iklim sudah menyebabkan kematian 150.000 jiwa setiap tahun. Penyakit seperti malaria, diare, dan demam berdarah diperkirakan akan meningkat di negara tropis seperti Indonesia.

Ketersediaan air berkurang 10%-30% di beberapa kawasan terutama di daerah tropik kering. Kelangkaaan air akan menimpa jutaan orang di Asia Pasifik akibat musim kemarau berkepanjangan dan intrusi air laut ke daratan.

Ekonomi

Kehilangan lahan produktif akibat kenaikan permukaan laut dan kekeringan, bencana, dan risiko kesehatan mempunyai dampak pada ekonomi. Sir Nicolas Stern, penasehat perdana menteri Inggris mengatakan bahwa dalam 10 atau 20 tahun mendatang perubahan iklim akan berdampak besar terhadap ekonomi. Stern mengatakan bahwa dunia harus berupaya mengurangi emisi dan membantu negara-negara miskin untuk beradaptasi terhadap perubahan iklim demi kelangsungan pertumbuhan ekonomi.Ia menjelaskan bahwa dibutuhkan investasi sebesar 1% dari total pendapatan dunia untuk mencegah hilangnya 5%-20% pendapatan di masa mendatang akibat dampak perubahan iklim.