MENGENAL KIMIA LINGKUNGAN UNTUK KELESTARIAN LINGKUNGAN

 

MENGENAL KIMIA LINGKUNGAN UNTUK KELESTARIAN LINGKUNGAN

            Kimia lingkungan merupakan bidang ilmu yang mempelajari fenomena kimia di dalam lingkungan. Kimia lingkungan mempelajari berbagai aspek oleh kehadiran zat kimia di dalam lingkungan meliputi sumber, reaksi, serta pengaruhnya. Monitoring terhadap kualitas lingkungan mendapat perhatian serius terutama terhadap hadirnya bahan-bahan pencemar beracun di dalam sampel udara, air dan tanah. Bahan pencemar dapat berasal dari alam, limbah industri, limbah rumah tangga, dan limbah pertanian. Cara masuknya komponen pencemar ke dalam lingkungan seperti logam berat dan polutan bervariasi sejalan dengan peruntukan senyawa tersebut dalam berbagai keperluan.

Pengetahuan yang mencukupi terhadap keberadaan senyawa toksik akan dapat mengurangi kehadiran senyawa tersebut ke dalam lingkungan. Mengetahui keberadaan senyawa polutan di dalam lingkungan akan mempercepat penanganannya sehingga dampak terhadap lingkungan semakin kecil atau bahkan dapat dihilangkan. Maka dari itu, ilmu kimia lingkungan sangat penting dipelajari dan sangat dibutuhkan untuk kelestarian lingkungan.

Kimia lingkungan sendiri mencakup wilayah penyebaran zat kimia ke dalam lingkungan termasuk atmosfer dan udara. Kedua sisi tersebut akan menjadi topik pembahasan kali ini. Atmosfer adalah udara yang menyelimuti bumi berupa lapisan berdasarkan jarak dari bumi. Kimia lingkungan memberikan perhatian terhadap lapisan atmosfer, pengaruh radiasi sinar matahari, polusi dan faktor lainnya.

Atmosfer sangat penting bagi kehidupan karena dapat berfungsi sebagai lapisan pelindung bumi dari pengaruh lingkungan angkasa luar. Hal ini dikarenakan atmosfer dapat mengabsorbsi radiasi sehingga makhluk hidup dapat bertahan hidup dan terhindar dari panas serta radiasi. Atmosfer mampu menyaring sinar di bawah panjang gelombang 300 nm yang dapat merusak kulit manusia. Atmosfer juga berfungsi sebagai penyeimbang panas bumi karena mampu mengabsorbsi radiasi infra merah yang dapat menghindarkan bumi dari perubahan panas yang terjadi secara tiba-tiba. Untuk memahami proses kimia di atmosfer maka perlu diketahui pula bagian-bagian wilayah pada atmosfer.

Wilayah atmosfer sering diklasifikasikan berdasarkan ketinggian yang terbagi menjadi wilayah troposfer, stratosfer, mesosfer dan termosfer. Lapisan troposfer adalah lapisan pada ketinggian 0 sampai (10-16) km. pada lapisan ini terdapat berbagai jenis gas seperti nitrogen, oksigen, karbon dioksida dan air dengan komposisi yang bervariasi.

Di atas lapisan troposfer terdapat lapisan stratosfer yang terdapat lapisan ozon. Lapisan ozon berfungsi sebagai pengabsorbsi sinar ultraviolet dari sinar matahari sehingga disebut juga sebagai lapisan pelindung. Ozon dapat dihasilkan dari reaksi fotokimia dengan bantuan molekul lain (M) seperti N₂ atau O₂ yang dapat mengabsorbsi energi seperti dihasilkan dalam reaksi berikut ini.

O + O₂ + M ⇾ O₃ + M

Ozon sangat berperan sebagai pelindung bumi dari pengaruh radiasi karena ozon akan mengabsorbsi radiasi UV. Apabila radiasi tersebut tidak diabsorbsi oleh ozon dan mencapai permukaan bumi maka akan mengakibatkan kerusakan pada jaringan makhluk hidup. Bahkan diketahui bahwa radiasi ultraviolet yang berbahaya dapat menyebabkan kanker kulit. Selanjutnya, absorbsi radiasi elektromagnetik oleh ozon akan dapat mengubah energi radiasi ini menjadi panas, lalu panas yang dihasilkan akan dipancarkan ke permukaan bumi sehingga suhu pada permukaan bumi menjadi seimbang.

Adapun senyawa fluor yang sangat berpotensi merusak atmosfer adalah senyawa organik seperti freon atau klorofluorokarbon (CFC). Kehadiran CFC di atmosfer sangat berpengaruh terhadap lapisan ozon, karena kehadiran CFC di atmosfer akan mempercepat pengubahan senyawa ozon sehingga dapat merusak lapisan ozon. Apabila lapisan ozon berkurang maka filter untuk radiasi ultraviolet tidak terkontrol dan sebagai akibatnya akan memengaruhi kehidupan di atas bumi. Senyawa CFC dapat mengalami reaksi fotodekomposisi menghasilkan atom klor sesuai dengan persamaan reaksi berikut ini.

Cl₂CF₂ + hv ⇾ Cl + ClCF₂

Selanjutnya atom klor ini akan bereaksi dengan ozon sehingga kadar ozon akan semakin menipis dan rusak membentuk senyawa ClO seperti pada reaksi berikut ini.

Cl + O₃ ⇾ ClO + O₂

Bagian atas stratosfer terdapat lapisan mesosfer pada ketinggian 50-85 km yang menjadi pelindung bumi dari benda luar angkasa. Di atas lapisan stratosfer terdapat lapisan ionosfer atau sering disebut sebagai lapisan termosfer karena pada lapisan ini banyak atom yang mengalami ionisasi sehingga senyawa kimia dan unsur ditemukan dalam bentuk ion atau radikal seperti O₂⁺ dan NO⁺.  Adanya proses ionisasi ini mengakibatkan terjadinya berbagai reaksi penambahan dan pengurangan elektron yang nantinya akan menghasilkan cahaya berwarna-warni yang indah. Cahaya ini disebut dengan Aurora.

Absorbsi sinar oleh senyawa kimia menyebabkan reaksi kimia terjadi di atmosfer. Atom Oksigen (O) di atmosfer juga dihasilkan dari reaksi fotokimia pengubahan O₂ dengan adanya absorbsi sinar pada tingkat energi hv.

O₂ + hv ⇾ O + O

Di sisi lain, Nitrogen mempunyai jumlah yang paling tinggi di atmosfer karena kadar nitrogen di atmosfer ada sekitar 78% (v/v). Gas selanjutnya yang terdapat dalam atmosfer adalah gas karbon dioksida (CO₂) yang di atmosfer dapat dinyatakan bukan termasuk polutan, akan tetapi keadaan dengan peningkatan konsentrasi CO₂ di atmosfer perlu mendapat perhatian dan kewaspadaan karena akan membawa dampak terhadap perubahan iklim secara global. Komposisi CO₂ di atmosfer hanya 0,034% (v/v). Peningkatan kadar CO₂ di atmosfer diperkirakan paling banyak berasal dari hasil pembakaran bahan bakar fosil.

Di atmosfer, karbon dioksida bersama dengan uap air berperan mengabsorbsi energi inframerah dan dipancarkan kembali ke permukaan bumi. Dengan melihat pola iklim yang bervariasi seperti yang terjadi di beberapa daerah, para ahli lingkungan mengkhawatirkan perubahan komposisi karbon dioksida di atmosfer ikut memberikan kontribusi dalam perubahan iklim terutama yang disebabkan dari pemanasan global oleh efek rumah kaca.

Pemanasan global adalah peristiwa kenaikan suhu rata-rata permukaan bumi. Telah diketahui pula bahwa karbon dioksida di atmosfer mampu menghambat panas matahari yang mengakibatkan peningkatan temperatur bumi seperti yang terjadi pada rumah kaca, sehingga disebut sebagai efek rumah kaca (greenhouse effect).

Efek rumah kaca terjadi karena pantulan sinar matahari melewati atmosfer bumi sehingga menyebabkan gas-gas seperti karbon dioksida dan gas lain merusak selimut atmosfer. Sebenarnya, dalam jumlah tertentu, efek rumah kaca sangat dibutuhkan oleh makhluk hidup di bumi. Suhu atmosfer bumi akan menjadi lebih dingin jika tanpa efek rumah kaca. Tetapi, jika efek rumah kaca berlebihan dibandingkan dengan kondisi normalnya maka sistem tersebut akan bersifat merusak.

Akibat dari pemanasan global ini adalah peningkatan jumlah air laut akibat mencairnya gunung es yang dapat menyebabkan beberapa daratan tertutup oleh air laut bahkan dapat tenggelam. Agar hal ini tidak terjadi maka umat manusia di bumi harus peduli terhadap pengaruh efek rumah kaca. Salah satunya adalah dengan berusaha mengurangi emisi gas rumah kaca, seperti melakukan reboisasi, mengurangi penggunaan kendaraan pribadi, menghemat penggunaan energi, meminimalisir penggunaan plastik, menggunakan produk ramah lingkungan serta menjalankan pola hidup sehat dan hemat.

Sebagai upaya pemeliharaan kualitas atmosfer, beberapa negara telah membuat undang-undang untuk mengurangi polusi pada atmosfer bumi. Melalui undang-undang telah diatur standar mutu udara, sehingga manusia dapat terhindar dari pengaruh pencemaran. Indeks kualitas udara yang digunakan di Indonesia adalah Indeks standar pencemar udara (ISPU) yang bertujuan untuk menginformasikan kualitas udara ambien di lokasi dan waktu tertentu serta untuk bahan pertimbangan pemerintah untuk melaksanakan pengelolaan dan pengendalian pencemaran udara.

Pencemaran udara sendiri didefinisikan sebagai kehadiran zat-zat kimia atau bahan pencemar lain ke dalam atmosfer yang dapat menyebabkan perubahan terhadap komposisi udara sehingga menyimpang dari keadaan normal. Kehadiran senyawa kimia dan partikel pencemar di udara dapat ditoleransi sepanjang tidak melewati batas kualitas udara ambien. Baku mutu udara ambien adalah batas yang diperbolehkan bagi zat atau bahan pencemar terdapat di udara namun tidak menimbulkan gangguan terhadap makhluk hidup, tumbuhan, dan atau harta benda. Sedangkan baku mutu udara emisi adalah batas kadar yang diperbolehkan bagi zat atau bahan pencemar ke udara, sehingga tidak mengakibatkan dilampauinya baku mutu udara ambien.

Salah satu bentuk pencemaran udara adalah Hujan asam. Hujan asam adalah jenis hujan atau bentuk lainnya yang bersifat asam karena adanya peningkatan kadar ion hidrogen di dalam air (pH rendah). Kebanyakan senyawa oksida nitrogen dan oksida belerang yang terdapat di atmosfer diubah menjadi asam, misalnya belerang dioksida diubah menjadi asam sulfat dan nitrogen diubah menjadi asam nitrat. Apabila asam ini bergabung dengan buangan asam klorida akan dapat menyebabkan hujan asam.

Hujan asam disebabkan oleh emisi senyawa amonium, karbon, nitrogen dan belerang yang bereaksi dengan molekul air di atmosfer menghasilkan asam. Hujan asam sangat berbahaya terhadap tanaman, hewan dan infrastruktur melalui proses pengasaman. Hujan asam dalam jumlah besar yang menumpuk pada danau akan menyebabkan kematian terhadap berbagai jenis biota air. Hujan asam juga dapat mengakibatkan berkurangnya produksi pertanian dan kerusakan hutan. Di beberapa tempat, hujan asam juga diketahui dapat merusak candi-candi, bangunan, monumen dan bahan lain yang konstruksinya terbuat dari logam dan semen. kehadiran hujan asam dan polutan lainnya dapat menghalangi tanaman berkembang biak karena tanah tempat hidup tidak memiliki kapasitas buffer yang tinggi untuk menetralisasi asam yang berasal dari hujan asam.

Salah satu cara terbaik untuk menghindarkan hujan asam adalah dengan menghilangkan senyawa polutan yang menjadi sumber asam, yaitu senyawa oksida non logam. Dalam hal ini harus diupayakan membakar sumber energi fosil sesedikit mungkin, mengurangi emisi oksida belerang dan oksida nitrogen. Penghematan energi oleh masing-masing individu akan mengurangi konsumsi bahan bakar untuk pembangkit listrik. Usaha menggunakan kendaraan yang tidak mengonsumsi bahan bakar fosil akan berarti dalam mengurangi oksida penyebab hujan asam.

Masih banyak lagi kontribusi kimia terhadap lingkungan yang sangat melekat dengan kehidupan. Agaknya setiap orang harus memiliki pengetahuan terkait penanganan, fungsi dan dampak senyawa kimia terhadap lingkungan. Kimia lingkungan sangat diperlukan agar setiap orang dapat menjaga lingkungan dengan baik. Pengetahuan tentang kimia lingkungan harus menjadi pergerakan bersama untuk menjaga lingkungan tetap lestari dan menjadi tempat yang nyaman dan sehat sepanjang masa.